6つの系外惑星が近くの星の周りで宇宙のワルツを踊るように発見された

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天文学者たちは、2つの異なる系外惑星検出衛星を使用して宇宙の謎を解明し、地球から約100光年の距離にある6つの惑星からなる珍しいファミリーを明らかにしました。 この発見は、科学者が惑星形成の秘密を解明するのに役立つ可能性があります。

6 つの外惑星は、北の空のかみのけ座に位置する、HD110067 という名前の明るい太陽のような星の周りを公転しています。 地球より大きく海王星より小さいこれらの惑星は、通常、天の川銀河内の太陽に似た恒星の周りを周回している亜海王星惑星と呼ばれる、あまり理解されていないカテゴリーに分類されます。 b から g とラベル付けされた惑星は、軌道共鳴として知られる天体のダンスをしながら星の周りを周回します。

水曜日にジャーナルに掲載された研究によると、惑星が軌道を完了し、互いに重力を及ぼす際には、識別可能なパターンがあるという。 ネイチャーマガジン。 恒星に最も近い惑星である惑星 b が 6 周回するごとに、最も遠い惑星 g が 1 回の周回を周回します。

惑星cは星の周りを3周するので、惑星dは2周し、惑星eが4周すると惑星fは3周します。

この調和のリズムが共鳴連鎖を生み出し、6 つの惑星が数回の軌道ごとに整列します。

この惑星族が珍しい発見であるのは、この星系が 10 億年以上前に形成されて以来ほとんど変わっていないことであり、この発見は惑星の進化と主要な亜惑星の起源に光を当てる可能性がある。 私たちの故郷の銀河系で。

研究者らがこの星系に初めて気づいたのは、2020年にNASAのトランジット系外惑星調査衛星（TESS）がHD110067の明るさの低下を検出したときだった。 星の光の落ち込みは、惑星がその軌道に沿って移動するときに主星と観測衛星の間を通過することを示すことがよくあります。 トランジット法として知られるこうした明るさの低下を検出することは、科学者が地上および宇宙望遠鏡で系外惑星を識別するために使用する主な戦略の 1 つです。

天文学者たちは、その2020年のデータから、星の周りの2つの惑星の公転周期を決定した。 2年後、TESSは再びこの星を観測し、これらの惑星の公転周期が異なることを示唆する証拠が得られた。

データセットが収集されなかったとき、天文学者で研究主任著者のラファエル・リュック氏と数名の同僚は、別の衛星である人工衛星を使用してこの星をもう一度観察することにしました。 欧州宇宙機関の系外惑星衛星の特性評価あるいはクフ。 TESS は短期間の観察目的で夜空の一部を観察するために使用されますが、クフは一度に 1 つの星を観察するために使用されます。

「私たちはこれらの惑星が通過する可能性のあるすべての期間の間で信号を探しました」とシカゴ大学天文学・天体物理学科の博士研究員ラッキー氏は語った。

クフ氏が収集したデータは、チームがTESSによって開始された「探偵物語」を解決するのに役立った、と彼は述べた。 クフ王は、この星系内に 3 番目の惑星が存在することを確認できました。これは、他の 2 つの惑星の公転周期とそれらのリズミカルな共鳴を確認する上で決定的なものとなりました。

研究チームが残りの未解明のTESSデータをクフスの観測結果と照合したところ、この星の周りを周回している他の3つの惑星を発見した。 地上の望遠鏡を使用した追跡調査により、惑星の存在が確認されました。

クフ王に割り当てられたこの星の観察は、天文学者がTESSデータから混合信号を取り除き、星の前を通過する惑星の数とその軌道のエコーを決定するのに役立った。

「クフは、他のすべての時代を予測できるこの共鳴形成を私たちに与えてくれました。クフからのこの啓示がなかったら、それは不可能だっただろう」とロキは語った。

最も近い惑星が恒星の周りを一周するのに地球から 9 日強かかり、最も遠い惑星は約 55 日かかります。 すべての惑星は水星よりも速い軌道を持っており、太陽の周りを 1 周するのに 88 日かかります。

HD110067 にどれだけ近いかを考えると、これらの惑星の平均気温は水星や金星と同様、332°F ～ 980°F (167°C ～ 527°C) の範囲である可能性があります。

私たちの太陽系のような惑星系の形成は、暴力的なプロセスになる可能性があります。 天文学者は、惑星は最初は恒星の周りで共鳴して形成される傾向があると信じていますが、巨大な惑星の重力の影響、通過する星との衝突、または別の天体との衝突により、調和バランスが崩れる可能性があります。

ほとんどの惑星系は共鳴しておらず、初期のリズミカルな軌道を維持している複数の惑星を含む惑星系は稀であり、そのため天文学者はHD110067とその惑星を「珍しい化石」として詳細に研究したいとラッキー氏は述べた。

「全システムのうち共振状態にあるのはわずか約1パーセントに過ぎないと我々は考えている」とラッキー氏は声明で述べた。 「それは、手つかずの惑星系の最初の形成を示しています。」

この発見は、クフ王が軌道共鳴を伴う惑星系の検出に貢献したのは2回目です。 最初のものは、として知られています TOI-178 2021年発表。

ESAのクフプロジェクト科学者マクシミリアン・ギュンター氏は声明で、「我々の科学チームの言葉を借りれば、クフ王は驚くべき発見を普通のことのように思わせる」と述べ、「既知の3つの6惑星共鳴系のうち、これは現在発見された2番目の共鳴系だ」と述べた。クフ王、そしてわずか3年の作戦で。」

このシステムは、海王星未満の惑星がどのように形成されるかを研究するためにも使用できる可能性があると研究著者らは述べた。

海王星以下の惑星は天の川銀河ではよく見られますが、私たちの太陽系では見つかりません。 これらの惑星がどのように形成され、何でできているのかについては天文学者の間でほとんど合意が得られていないため、海王星以下の惑星で構成される系全体が科学者らの起源についてさらに解明するのに役立つ可能性があるとラッキー氏は述べた。

多くの系外惑星が、私たちの惑星と同様に、太陽よりもはるかに低温で小さい矮星の周りを周回しているのが発見されています。 有名な TRAPPIST-1 システムとその 7 つの惑星2017年に発表されました。TRAPPIST-1システムにも共鳴弦が含まれていますが、主星の弱さが観測を困難にしています。

しかし、太陽の 80% の質量を持つ HD110067 は、知られている中で最も明るい星であり、その軌道上に 4 つ以上の惑星があるため、この系を観察するのははるかに簡単です。

初期の惑星質量検出では、その一部が水素を豊富に含む膨らんだ大気を持っていることが示唆されており、それらはジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の理想的な研究対象となっている。 星の光が惑星の大気を通過するとき、ウェッブを使用して各世界の構成を決定できます。

「HD110067系の海王星以下の惑星は質量が低いように見え、ガスや水が豊富である可能性があることを示しています。例えば、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使用した将来の観測では、これらの惑星の大気によって、惑星に岩石があるかどうかが判断できる可能性があります」または水の多い室内。