天文学者たちは、なぜ木星が非常に巨大になるのかを知っていると考えています

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太陽系外惑星の研究により、いくつかの素晴らしい魅力的なことが明らかになりました。たとえば、これまでに発見された数千の惑星の多くは、太陽に対応する惑星よりもはるかに大きくなっています。たとえば、星の近くを周回することが観測されているガスジャイアント(「ホットジュピター」とも呼ばれます)のほとんどは、質量が木星や土星に似ていますが、サイズもかなり大きくなっています。

天文学者が7年前に太陽系外のガス巨人のサイズに最初に制限を課して以来、これらの惑星がなぜ非常に重いのかという謎に耐えてきました。 K2-132およびK2-97システムで最近発見された双子惑星のおかげで、ハワイ大学の天文学研究所のチームが、 ケプラー 使命–科学者たちは、私たちが答えに近づいていると信じています。

発見を詳述する研究–“ダブルで見ること K2:レッドジャイアントブランチスターの周りの2つの非常によく似た惑星による再インフレのテスト」–最近登場 天体物理ジャーナル. チームは、ハワイ大学の大学院生であるサミュエルK.グランブラットが率い、シドニー天文学研究所(SIfA)、カルテック、ハーバードスミソニアン宇宙科学センター(CfA)、NASAゴダード宇宙飛行センターのメンバーを含みました。 、SETI Institute、および複数の大学や研究機関。

これらの惑星の「高温」の性質のために、それらの異常なサイズは、それらの大気に出入りする熱に関連していると考えられています。このプロセスを説明するためにいくつかの理論が開発されましたが、それらをテストする手段は利用できませんでした。グルンブラットが説明したように、「特定の惑星系がどのように進化するかを見るのに何百万年もかかっていないため、惑星のインフレーション理論を証明または反証することは困難でした」。

これに対処するために、Grunblattと彼の同僚は、NASAの収集したデータを検索しました ケプラー 使命(特に K2 ミッション)赤い巨星を周回する「ホットジュピターズ」を探す。これらは、寿命の主なシーケンスを終了し、大規模な膨張と表面温度の低下を特徴とするレッドジャイアントブランチ(RGB)フェーズに入った星です。

その結果、赤い巨人はそれらに接近して周回する惑星を追い越すかもしれません、一方、かつて遠くにあった惑星は接近して周回し始めるでしょう。 NASAゴダードの科学および調査総局のメンバーであるエリックロペスの理論によると、ホストスターからの直接エネルギー出力が惑星を膨張させる支配的なプロセスである場合、軌道の赤い巨人は膨張するはずです。

これまでのところ、彼らの調査により2つの惑星K2-132bとK2-97 bが見つかりました。これらの惑星は、軌道周期(9日)、半径、質量の点でほぼ同じでした。彼らの観察に基づいて、チームは両方の惑星の半径を正確に計算し、それらが木星より30%大きいことを決定することができました。 W.M.からのフォローアップ観察ハワイのマウナケアにあるケック天文台も、惑星が木星の半分の大きさしかないことを示しました。

次に、チームはモデルを使用して、惑星とその星の進化を経時的に追跡しました。これにより、惑星が星から吸収した熱量を計算することができました。この熱がそれらの外層からそれらの深い内部に移っていたので、惑星はサイズが増加し、密度が減少しました。彼らの結果は、惑星が膨張するために増加した放射線を必要とする可能性が高い一方で、彼らが得た量は予想よりも低いことを示しました。

研究の範囲は限られていますが、Grunblatt氏と彼のチームの研究は、巨大なガスジャイアントがホストスターの熱によって膨張するという理論と一致しています。それは、恒星放射がすべてガスの巨人であることのヒントがそのサイズと密度を劇的に変える必要があるという他の証拠によって補強されています。これは確かに重要です。私たち自身の太陽がいつかメインシーケンスを終了することを考えると、それは私たちの惑星システムに大きな影響を与えるでしょう。

そのため、遠くの赤い巨星とそれらの惑星が何を通過しているかを研究することは、天文学者が数十億年の間にとはいえ、私たちの太陽系が何を経験するかを予測するのに役立ちます。 GrunblattがIfAプレスステートメントで説明したように:

「恒星の進化が惑星にどのように影響するかを研究することは、他の太陽系と私たち自身の両方において、新しいフロンティアです。惑星がこれらの変化にどのように反応するかをよりよく理解することで、太陽の進化が地球上の大気、海洋、生命にどのように影響するかを判断することができます。」

赤い巨星の周りのガス巨星の研究に特化した将来の調査が、競合する惑星のインフレーション理論の間の議論を解決するのに役立つことが期待されています。彼らの努力により、グルンブラットと彼のチームは最近、NASAのスピッツァー宇宙望遠鏡で時間を授与されました。彼らは、K2-132とK2-97、およびそれぞれの巨大ガスのさらなる観測を行うために使用する予定です。

NASAの通過系外惑星調査衛星(TESS)とジェームズウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の配備により、赤い巨星の周りの惑星の検索も今後数年で激化すると予想されます。これらのミッションはそれぞれ2018年と2019年に開始されますが、K2ミッションは少なくとももう1年間続くと予想されます。

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