私たちの太陽系は、ほんの少しだけ垣間見ることができます。常に拡大する宇宙<
これらの新しい惑星の多くは、私たちの太陽を中心に展開するもの、そして太陽系外惑星システムのアーキテクチャでさえ、私たちのものとほとんど似ていません。時が経つにつれ、これらの遠い世界のいくつかで膨大な量の情報が見つかりました。さらに注目に値するのは、太陽系外惑星の研究分野が比較的短期間で急速に成長したことです。
太陽系外惑星-それらは何ですか？
太陽系外惑星は私たちを超えた惑星です太陽系。太陽系外惑星は私たちの太陽の類似物であるその星を中心に回転します。星と一緒に、1つ以上の太陽系外惑星が私たちのような太陽系を構成しています。最も近い惑星からホストの星までの距離は水星の距離よりも長くても短くてもよく、遠くの惑星は土星や冥王星よりも遠く、木星よりも大きくできます-何らかの方法で、太陽系外惑星は、その星と太陽系を形成します。
「他の」太陽系とは何ですか？
- 1 つ以上の惑星を持つシステム。
- 2つの恒星と1つの惑星を持つ星系。
- 私たちが知っているように、生命の構成要素に必要な、表面の水の安定性のための適切な条件を持つ可能性のある惑星を持つシステム。
太陽系外惑星はどのようにして探索されますか？
2006年に最初の宇宙船が打ち上げられました太陽系外惑星の研究に特化したミッションは、CoRoTと呼ばれるミッションです。打ち上げから数か月以内に、CoRoTは最初の惑星である熱い木星を発見し、太陽のような星を周回しました。今後数年間、CoRoTは宇宙からの惑星外探査を、異常な惑星を常に検出しながら、持続可能な基盤に置きました。
NASAのケプラー計画が2009年に打ち上げられたとき、既知の惑星の数が成長し始めました。ケプラーは NASAの宇宙観測所で、 太陽系外惑星を探す ために特別に設計された超高感度光度計を備えた軌道望遠鏡 です。
太陽系外惑星を検出する方法はより正確になってきています。
ドップラー法(視線速度、視線速度)。 太陽に似た恒星の周りを回る惑星が発見された最初の惑星は、この方法で発見されました。惑星系を持たない恒星は、その重心が恒星の中心にある。しかし、惑星が恒星の周りを公転するにつれて、恒星惑星系の重心は星の中心で、星と星のように、観測者の視点から星を前後に「揺らす」原因となります。恒星の視線速度の微妙な変化は、原理的には、他の方法では見えない惑星の存在を示すために測定することができます。
ドップラー法(視線速度、視線速度)
輸送方法望遠鏡でオーロラを測定して、惑星が恒星の前を通過するたびに、恒星の周りの惑星の存在を確認できます。明るさの周期的な変化は、地球と恒星の間の惑星のトランジットを示しています。
輸送方法
占星術は、星の空での位置を正確に測定することで、星の動きを検出する方法です。この方法は、惑星の識別にも使用できます恒星が惑星系の重心の周りを振動するときの位置の小さな変化を測定することによって、恒星の周りを回る。
占星術
で発見する重力マイクロレンズ恒星の重力場が時空を歪め、光を曲げるときに発生します私たちの後ろには遠くの星があります。この効果は、2つの星が地球と一直線に並んでいる場合にのみ表示されます。レンズの役割を果たす恒星に惑星がある場合、惑星の場は小さいながらも顕著な効果があります。
重力マイクロレンズ
太陽系外惑星の直接検出は、補償光学を使用した高解像度、高コントラストの画像に基づいています。
宇宙にはいくつの太陽系外惑星がありますか？彼らは何ですか？
2019年末までに発見され確認された4,000以上の太陽系外惑星。いくつかは木星のように巨大ですが、水星が私たちの太陽に向かっているよりもはるかに彼らの星に近い軌道を回っています。他の太陽系外惑星は岩だらけまたは氷っぽく、多くの太陽系には類似物がありません。
ほとんどの場合、太陽系外惑星は同じで構成されています太陽系の惑星を構成する要素そのものですが、各太陽系外惑星に異なる特性を与えるさまざまな組成バランスがあります。太陽系外惑星には、主に海王星のような世界、熱い木星のような惑星のある世界、超地球のある世界、惑星のような惑星のある4つの分類があります。
超大地
超地球とは、地球の質量が1〜10の惑星です。超地球の分類は惑星の質量のみを参照しますが、その表面状態や生命への適合性については何も述べていません。
左の地球と右の超大地の芸術家の印象。クレジット：NASA / JPL-Caltech
1992年、地球の4倍の質量を持つ2つの太陽系外惑星である最初のスーパーアースが、パルサーPSR B1257 12の周回軌道で発見された。
主星の周りを回る最初のスーパーアースこの配列は、2005 年にユージェニオ リベラ率いるチームによって発見されました。グリーゼ 876 を周回しており、グリーゼ 876 d と指定されています (この星系では木星サイズの巨大ガス惑星が 2 つ発見されています)。この惑星の質量は地球の 7.5 倍と推定され、公転周期はわずか約 2 日と非常に短いです。グリーゼ 876 d は赤色矮星主星に近いため、グリーゼ 876 d の表面温度は 430 ～ 650 ケルビン (156.85 ～ 376.85 °C) で、液体の水を保持している可能性があります。
それは最初の赤い小人でした惑星系を発見した。おそらく、巨大な巨大惑星は一般にそのような星には異例です。それ以来、地球の質量がわずか1.9である数十の超地球が発見されました。
2007 年 4 月、科学者たちは、グリーゼ 581 号の周囲で、表面に液体の水が存在する可能性がある星のハビタブルゾーンの端にある 2 つの新しいスーパーアースの発見を発表しました。
質量が5質量以上のグリーゼ581地球とその星までの距離は最大1100万km（0.073天文単位）で、居住可能ゾーンの「暖かい」境界にあります。その後の研究では、グリーゼ581 cが金星と同じように、おそらく大きな温室効果を被ったことが示されています。
天文学者たちは超地球が地球よりも地質学的に活発であり、より大きな応力下にあるより薄いプレートにより、より活発なテクトニクスを体験します。エイリアンの生命を探している人たちは、ガスの巨人とは異なり、岩だらけで、恐らく人が住む可能性があるため、スーパーアースに興奮しています。
ミニネプチューン
ミニ ネプチューン (ガスとも呼ばれます)準惑星または遷移惑星) は、地球の質量が 2 ～ 10 個あり、密度が 1 未満の系外惑星です。このタイプの惑星は、天王星 (地球の質量 14.5 倍) や海王星 (地球の質量 17.1 倍) よりも小さいです。
ミニネプチューンは液体のガスドワーフです海は水素とヘリウムの厚い大気と小さな岩の核に囲まれています。最近の発見によると、誰もがガス状の惑星だと思っていたミニ海王星は、超臨界水に囲まれた岩石のコアを持つ超地球である可能性があります。水は非常に高い圧力と温度でこの状態になります。
地球との間のサイズと質量の惑星海王星は私たちの太陽系には存在しませんが、宇宙の他の部分では一般的であるようです。それらは私たちの太陽系の岩の惑星とその巨大氷の間の十字架です。その結果、天文学者は「ミニネプチューン」クラスとして知られる、これらの「中間」の遠い世界の1つの雰囲気を分析することができました。査読の結果は、2019年7月2日に発表され、2019年7月1日にNature Astronomyに掲載されました。
ミニ海王星-惑星グリーゼ3470 b-回転その星の周りに-赤い小人。惑星の重さは約12.6であり、地球よりはるかに重いですが、太陽系では海王星よりも重くありません（17地球の質量）。 Gliese 3470 bを太陽系に配置すると、サイズの点で地球と海王星の間に完全に収まります。惑星は、水素とヘリウムの深く砕ける雰囲気の下に埋められた大きな岩の多いコアを持っていると信じられています。
このアーティストのイラストは太陽系外惑星GJ 3470の理論的な内部構造b。これは、太陽系の他の惑星とは異なります。地球の重さは12.6です。この惑星は地球よりも重いですが、海王星よりは軽いです。太陽から30億マイル離れた海王星とは異なり、GJ 3470 bは、乾燥した岩のような物体として、その赤い矮星に非常に接近して形成された可能性があります。その後、重力で水素とガス状ヘリウムを星間円盤から引き込み、厚い大気を作り出しました。ディスクは数十億年前に散乱し、惑星は成長を停止しました。下の図は、システムが昔のように見えたドライブを示しています。 NASA / ESA提供
しかし、科学者は定期的に質問をします。グリーゼ3470 bは、現在言及されている形のミニ海王星ですか、それとも超地球ですか？
ミニ海王星の別の例 - ケプラー 11f には、質量は地球の 2.3 倍、密度は 0.69 で、地球の 95 倍の質量を持つ土星と同じです。これらのクラスの特性から、この系外惑星はミニ海王星またはガス状矮星のカテゴリーに属し、水素とヘリウムの厚い大気と小さな岩石の核に囲まれた液体の海を持っています。
熱い木星
ホットジュピターは、循環期間が10日未満の場合。期間が短いということは、熱い木星がホスト星に非常に近いことを意味します。それらは通常、地球から太陽までの距離の1/10である0.1天文単位未満の距離です。ホットジュピターは、半径方向速度（ドップラー）とトランジットメソッドを使用して最も簡単に発見できるため、少なくとも10年間惑星の発見を支配してきました。
ホットジュピターは、私たちの太陽系の地球と太陽から短い距離で太陽の周りを周回する巨大なガス惑星です。クレジット: ESA
惑星形成の現代モデルによると、技術的に熱い木星は存在すべきではありません。重力、放射、強い星風がガスをくっつけないようにしなければならないので、ガス巨人はその星の近くにそれを形成することはできません。
ただし、それらは存在します。今日までに発見された4,000を超える確認された太陽系外惑星のうち、最大337個が熱い木星である可能性があります。
1つの可能な解決策は、熱い木星は、建築材料が十分な場所にさらに形成され、現在の位置に移動します。熱い木星の移動は、さまざまなメカニズムによって引き起こされます。その理由は、原始惑星系円盤における電流の不均衡であると考えられています。一部の科学者は、熱い木星の軌道が非常に高い離心率（軌道の「圧縮」を特徴付ける天体の軌道の数値特性）に興奮していると信じています。
しかし、新しい研究が発表されました。シアトルで開催されたアメリカ天文学協会の第233回会合では、惑星形成に関するこれまでの考えとは矛盾するが、この分野では勢いが増している考えが確認された。
回転する巨大惑星彼らの星は、数日で彼らの太陽に近い場所に形成されたかもしれません。遠くに形成されて後で星に向かって移動するのではなく。
2018年10月5日に発表された作品Astrophysical Journal Lettersは、ホットジュピターと呼ばれるこのような巨大な惑星が星に近い場所に形成され、蒸発することなく生涯そこにとどまることができることを示しています。
惑星を形成する原始惑星系円盤若い星の周りには、星の磁場によって作成された中央に穴があります。新しい研究により、内側の円盤の境界は、さらに形成して移動することを必要とせずにガス巨大惑星を形成できることが示されています。クレジット：NASA / JPL-Caltech
2017年に木星のような世界が発見されました。KELT-9b は、日中の温度が 4,315.556°C (4,600 ケルビン) 以上で、ほとんどの星よりも熱い惑星です。しかし、KELT-9 と呼ばれる青い A 型星はさらに高温で、実際、蒸発によって地球を崩壊させている可能性があります。
このアーティストのコンセプトは惑星を示していますKELT-9bは、その主役であるKELT-9を周回しています。これまでに発見された中で最も熱いガス巨大惑星です。クレジット：NASA / JPL-Caltech
2019年、新記録は熱い木星の軌道。この研究は、NGTS-10bと呼ばれる巨大ガスがその星を非常に接近して周回し、18.4時間で完全な回転を完了することを示唆しています。この発見により、この太陽系は、星と危険なほど近くにある巨大な太陽系外惑星との間の潮汐相互作用を研究するための素晴らしい研究室になります。
地球アナログ
太陽系外惑星の科学的調査と研究の前に地球のような惑星の存在のこの可能性は哲学とサイエンスフィクションでのみ議論されてきました。平凡の原則は、私たちのような惑星は宇宙で共通であるべきであるということを示唆していますが、独特の地球の仮説は、それらが非常にまれであることを示唆しています。これまでに発見された数千の系外惑星恒星系は、太陽系とは非常に異なり、独特の地球の仮説を確認しています。
哲学者は、宇宙のサイズはそのようなものであることに注意しますどこかにほぼ同一の惑星があるはずだと。遠い将来、人間はテクノロジーを使用して、テラフォーミングによって地球のアナログを人工的に作り出すかもしれません。多元宇宙理論は、地球の類似体が別の宇宙に存在する可能性があること、または平行宇宙の地球自体の異なるバージョンである可能性さえあることを示唆しています。
2013年11月4日からの調査に基づいて、天の川の中の居住可能なゾーンで星を周回する40,000,000,000の地球サイズの惑星があります。そのような最も近い惑星は12光年離れている可能性があります。天文学者はケプラーのミッションからのデータに基づく結果を提供しました。
1990年代以降の科学的発見は、宇宙生物学、惑星の居住性モデル、および地球外知能（SETI）の研究の分野に大きな影響を与えてきました。
人生を探す場所は？
私たちは、生命は地球です。そして私たちの惑星では、水は私たちが知っているように生命の最も重要な要素です。天文学者は他の惑星に生命があるかどうかはまだわかりませんが、いくつかの基準を使用して、居住可能な可能性のある世界の検索を絞り込みます。
私たちの生命の概念は地球なので、天文学者は彼女に似た特徴を持つ惑星を探しています。例えば、液体の水など。しかし、天体はその星から非常に近く（水星のように）または遠く（冥王星のように）回転することができるだけで、その表面で最初に水が蒸発または凍結します。居住可能ゾーンは、水を惑星の液体に保つのに適切な温度の距離の範囲です。科学者は、地球サイズの惑星ケプラー186fなどの居住可能なゾーンでの発見が私たちを水に、そしてある日エイリアンの生活に導くことを期待しています。
居住可能ゾーンは中央にあります。クレジット：NASA
生命がどこかで見つかるとしたら、それはハビタブルゾーンにある系外惑星である可能性が最も高いでしょう。
太陽系外惑星研究の未来：主な使命と目的
JWST（ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡）
NASA / ESA / CSA宇宙望遠鏡ミッションジェームズウェッブの2021年の打ち上げは、太陽系外惑星とその大気を観測するための革新的な新しい可能性を提供します。 Webbは、赤外線波長で動作する4つの機器のセットを使用して、これらの太陽系外の天体を研究するためにいくつかの方法を使用します。
通過する惑星の非常に高感度な分光観測-サイズと質量の点で同様の特徴を持つ-は、太陽系外惑星の比較惑星科学の時代の到来を告げるでしょう。
ウェッブのアーティストの印象。クレジット：ESA、NASA、S。Beckwith（STScI）およびHUDFチーム、Northrop Grumman Aerospace Systems / STScI / ATG medialab
ウェッブは太陽系外惑星の大気を特徴付ける超地球から巨大ガスまでのサイズ範囲にわたる惑星の赤外線波長での吸収、反射、放出スペクトルをキャプチャすることによって。これは、太陽系外惑星の大気中の分子がこれらの波長で多数のスペクトル特性を持っているという事実を利用して、観測者に豊富な診断ツールのセットを提供します。
Webbは直接レンダリングすることもできますいくつかの若くて巨大な太陽系外惑星は、ほとんどの通過するものよりも親星から遠くを周回しています。 Webbのツールのうち3つには、高コントラストのイメージング機能（2つのケースではコロナグラフを使用）があり、親の星からのグレアを最小限に抑え、惑星のイメージを単純化します。複数の赤外線フィルターによる観測は、これらの惑星、それらの特性、およびそれらの形成メカニズムに関する多くの情報を提供します。
プラトン
Mission ESA PLATO（PLAnetary Transits and星の振動）は2026年に始まるはずです。 PLATOは、通過する惑星の数十万の明るい星を検索することにより、多数の新しい太陽系外惑星システムを検出して特徴付けることを目的としています。 PLATOには、私たちの太陽に似た星の周りの居住可能ゾーンで回転する地球型惑星の特性を見つけて決定する独自の機能があります。
正確なPLATO半径測定を組み合わせることにより、地上の観測から決定された対応する惑星の質量を持つ惑星の大規模なサンプルである科学者は、既存の惑星の多様性を探索することができます。これらの観測により、科学者は多数の小惑星の体積組成を決定し、それらが地球にどれほど類似しているかを調査し、それらの居住性を調査することができます。
明るい星を中心に回転する惑星を発見PLATOは、生命の痕跡を探す後続のミッションを開拓します。これらのタイプの惑星は、惑星大気の構造と組成を測定するための後続の分光測定の最良の候補です。
アリエル
開発中の宇宙望遠鏡これは、欧州宇宙機関の4番目の中規模クラスの宇宙ビジョンミッションの一部として2028年に打ち上げられる予定です。望遠鏡の助けを借りて、少なくとも1,000個の太陽系外惑星が輸送法を使用して調査されることが計画されています。
2028年の発売以来、ARIELはスペクトルの可視領域での同時測光と波の近赤外領域での分光法を使用して高精度の観測用に設計されています。それは、さまざまな恒星タイプと惑星系アーキテクチャーの周りの、主に高温および高温の輸送用ガス巨人、海王星、および超地球を観測し、研究します。
予報
この宇宙望遠鏡のセットで今後10年間で打ち上げられた「地球2.0」の発見を楽しみにしながら、さらに奇妙で予想外の惑星を太陽系外惑星のコレクションに追加します。これからの時代は刺激的です。
なぜ太陽系外惑星を研究するのですか？
「宇宙には私たちだけなの？」は人類が尋ねることができる最も深い質問の1つです。太陽のような恒星を周回する最初の系外惑星の発見は 1995 年に行われ、今日、系外惑星の研究は天文学で最も急速に成長している分野の 1 つです。
太陽系外惑星の多様なスペクトルを探索し、これまでに発見されてきた惑星系-小さなものから大きなものまで、地上から奇妙なものまで-これらの特定のシステムがどのように形成および発達したかについて学ぶだけでなく、理解への重要な手がかりを提供します生命が宇宙の他の場所に存在できるかどうか、どこに存在できるか。
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