裏庭の世界

裏庭の世界: 惑星 9

サイトの種類	市民科学プロジェクト
利用可能	英語
メールアドレス	詳しくはこちら
コマーシャル	いいえ
登録	オプション
発売	2017年2月15日; 7年前 ( 2017-02-15 )
現在の状況	オンライン

Backyard Worlds: Planet 9は、 NASAが資金提供している市民科学プロジェクトで、 Zooniverse ウェブポータルの一部です。^{[1]このプロジェクトの目的は、恒星よりも質量が小さく、}太陽系の最も近い隣人である可能性のある暗い天体である新しい褐色矮星を発見し、仮説上の惑星9を検出することです。プロジェクトの主任研究者は、NASAゴダード宇宙飛行センターの天体物理学者であるマーク・クフナーです。^[2]

バックヤード・ワールズは、冥王星^[3]発見87周年の直前の2017年2月に打ち上げられた。冥王星は、2006年に準惑星として再分類されるまで、太陽系の9番目の主要惑星と考えられていた。その再分類以来、カイパーベルトをはるかに超えた太陽系の外側の領域に、一般的にはプラネット・ナインと呼ばれる別の惑星が存在する可能性があるという証拠が明らかになった。この仮説上の新しい惑星は、太陽から非常に遠くに位置するため、可視光をごくわずかしか反射せず、これまでに行われたほとんどの天文学的調査では検出できないほど暗すぎる。 ^{[4] [1]しかし、推定される惑星の大気のモデルは、メタン凝縮により}、広域赤外線サーベイ・エクスプローラー（WISE）宇宙望遠鏡 で撮影された赤外線画像で検出できる場合があることを示唆している。^[5]固有運動と視差 の影響により、惑星ナインは、異なる時間に同じ空の部分を撮影した画像間では、独特の動きをしているように見える。惑星ナインに加えて、未発見の近くの褐色矮星など、他の興味深い天体もプロジェクトの画像で動いているのが見られるだろう。

ウェブサイトにアクセスする市民科学者は、WISE が撮影した、波長 3.4 および 4.6マイクロメートルのフィルターで撮影された、unWISE コアッド^{[6]と呼ばれる特別に処理された中赤外線画像の}フリップブックスタイルのアニメーションを検索します。コアッドされた unWISE 画像では、以前の WISE 画像の処理で可能だったよりも暗い物体を検出できます。フリップブックでは、これらのコアッドは差分化されます。これは、静止物体からの信号のほとんどを除去し、移動物体をそのまま残すように設計されたプロセスです。^[7]目的は、フリップブックのフレーム間を移動する光の点 (動きの遅い「双極子」を含む) を識別することです。移動物体を見つけた市民科学者は、「見つけたと思う」フォームに記入するよう求められ、プロジェクトの科学者はそれを確認して動きがあるかどうかを確認します。画像には機器のアーティファクトが含まれており、ノイズが多いため、自動画像処理ソフトウェアの使用が妨げられ、人間の視覚認識能力を活用するのに最適なタスクになります。^{[1] [2]}さらに、物体検出能力を向上させるために、ウェブベースのアニメーション視覚化ツールであるWiseviewなどの独自のツールを作成した参加者もいる。 ^[8]

候補が特定されると、科学チームは地上の望遠鏡（モン・メガンティック天文台、アパッチポイント天文台、WMケック天文台、ラス・カンパナス天文台、ジェミニ天文台、NASA赤外線望遠鏡施設など）と宇宙望遠鏡（主にスピッツァー宇宙望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡）を使用して、科学的に最も興味深い天体を追跡調査し、可能であればその性質を明らかにし、スペクトル型を割り当てます。

このプロジェクトはNASAの天体物理学データ分析プログラムから助成金を受けており、2020年まで資金が提供される予定である。^[9]

2018年11月、プロジェクトは新しい画像とノイズの低減を伴って「再起動」されました。^[10] 2020年8月までに、世界中で10万人を超える市民科学者がプロジェクトに参加しました。^[11]

2023年6月には「Backyard Worlds: Cool Neighbors」プロジェクトが開始された。^[12]「Planet 9」の前身は、仮説上の外惑星を見つけることに焦点を当てていたが、これは暗い褐色矮星を見つけるのに理想的ではなかった。新しいプロジェクトは、暗くて冷たいY型矮星の探索に重点を置くように切り替えられた。新しい「Cool Neighbors」プロジェクトは、機械学習の助けを借りて画像を事前に選択する。^[13]

2017年12月には、7つの新しい褐色矮星と2つの低温準矮星が確認された。新しい褐色矮星のスペクトル型は、T0、T2.8、T5、T6、T6.5、およびT8型が2つであった。さらに、スペクトルの確認を待っている褐色矮星候補は337個あった。^[14]

2018年2月のプロジェクト開始1周年までに、プロジェクトでは17個の褐色矮星と2個の低温準矮星を発見した。発見された最も低温の天体はスペクトル型T9であり、将来的にY型矮星を発見できる可能性が高まっている。さらに、実際には固有運動を示さない未知のタイプの可変天体1個のスペクトルも取得された。検証を待っている興味深い天体は432個あり、そのうち38個がY型矮星候補である。^[9]

2018年7月、プロジェクトのブログの更新では、879個の候補リストから合計42個の褐色矮星が分光学的に確認されたと発表されました。確認されたうち14個は太陽系から20パーセク（65光年）以内の距離にあります。^[15]

2019年7月現在、追跡対象となる候補天体は1305個あり、そのうち確認されている天体は131個で、そのうち70個がT型矮星、61個がL型矮星である。候補および確認済みの褐色矮星のうち、55個は太陽系から20パーセク以内の距離にある。また、約100個のY型矮星候補もある。^[16]

2020年1月に開催されたアメリカ天文学会第235回会議では、プロジェクトの現状の概要が発表され、その中には1503個のL型、T型、Y型矮星候補が含まれていました。候補天体については合計221個のスペクトルが撮影されました。^[17]

2017年6月、Backyard Worldsが初の公式発見をしたと発表されました。WISEA 1101+5400と命名された褐色矮星で、スペクトル型はT5.5で、地球から34パーセク（111光年）の距離にあります。この発見を発表する論文はAstrophysical Journal Lettersに掲載されることが承認され、Backyard Worldsは現在、Zooniverseプロジェクトの中で、プロジェクト開始から最初の発表までの期間が最短であるという記録を保持しています。^{[18] [7]}

2018年10月、プロジェクトの参加者がLSPM J0207+3331を発見した。これは、30億歳であるにもかかわらず、恒星周縁円盤をホストしていることが知られている 最古かつ最も冷たい白色矮星である。この星が白色矮星になってからの時間は、そのような円盤がシステムから除去されるのに予想される時間スケールよりもはるかに長い。円盤は温度の異なる2つのリングで構成されている。この星はケック望遠鏡で研究されており、現在も研究が続いている。^{[19] [20]}

2020年1月に開催されたアメリカ天文学会第235回会議で、ジャクリーン・ファハティが広域褐色矮星連星W2150ABの発見を発表した。L1+T8共動系は341  au離れており、地上望遠鏡で両方の天体を容易に分離できる3つの褐色矮星連星系の1つである。この系は、若くなく、主星がL型矮星以降である褐色矮星連星としては、最も低い重力結合エネルギーを持つ。^{[21] [22]}

ボランティアによって発見された最初のY型矮星であるWISE J0830+2837の発見も、第235回会議でプロジェクト科学者のダニエラ・バルダレス・ガグリウフィによって発表された。Y型矮星はハッブル宇宙望遠鏡では検出されなかったが、スピッツァー宇宙望遠鏡はより長い波長の光を観測したためこの天体を検出した。この天体は約11.2パーセク（36.5光年）離れており、温度は約350  K（77  °Cまたは170  °F）である。この推定温度は、これまでに特定されているY型矮星の大部分と、このタイプの最も冷たい天体であるWISE 0855−0714の間に位置する。 ^[23]

2020年7月、天体物理学ジャーナルに2つの珍しい褐色矮星の発見を報告する論文が掲載されました。WISEA J041451.67-585456.7はBackyard Worldsボランティアによって発見され、 WISEA J181006.18-101000.5はNEOWISE固有運動調査によって、同じくBackyard Worldsの市民科学者の協力を得て発見されました。^[24]これらの高固有運動天体は、現在のモデルと完全には一致しない独特の色と近赤外線スペクトルを示します。スペクトルに最もよく一致するモデルは、褐色矮星の[Fe / H]≤-1を示唆しており、これは、太陽に比べて水素やヘリウムよりも重い元素の量がはるかに少ない、極めて太陽より低い金属量であることを意味します。モデルスペクトルからの推定値によると、これらの天体は既知の褐色矮星の典型的な鉄の最大30倍少ないことが示唆されています。^{[25]著者らは、スペクトル特性と推定される約1200～1400} Kの低温を合わせると、これらの褐色矮星はTスペクトルクラス（esdT）の極度準矮星として初めて特定される可能性が高いと主張している。金属量が極めて低いことから、これらの褐色矮星は非常に古く、約100億年前のものであると示唆されている。当時の銀河には重元素が少なかったためだ。これは、天の川銀河の過去の低金属量環境で準恒星天体が形成された証拠となる。 ^[26]

ロディウら^[27]による研究では、地上のさまざまな望遠鏡でWISE1810を観測し、画像と分光法を用いて、8.9+0.7
−0.6パーセク、半径0.67+0.32
−0.20 R _Jと質量17+56
−12 M _J . これにより、WISE1810は、2022年6月現在、科学的に知られている最も近い極超低温準矮星であり、最も近い極端に金属の少ない褐色矮星となります。可視光および赤外線スペクトルでは、約800 Kの温度で予想されるメタンや一酸化炭素の吸収は見られず、WISE測光法ではメタンが枯渇した大気であることが示唆されています。H 2 CIAと水蒸気の吸収_のみが検出され、炭素が不足し金属が不足した大気、または酸素が豊富な大気であることが示唆されています。

2024年の研究では、さらに3つのT型準矮星が発見され、T型準矮星の新しい分類システムが導入されました。このシステムでは、WISE 1810がesdT3:、WISE 0414がesdT6:に分類されました。この研究では、通常とは異なる銀河軌道を持つL型矮星とT型矮星も発見されました。2MASS J053253.46+824646.5（以前に知られていたL型準矮星）とCWISE J113010.07+313944.7（軽度のT型準矮星）は、タムノス恒星ストリームのメンバーの可能性があると特定されました。これら2つの褐色矮星は、逆行銀河軌道上にあります。CWISE J155349.96+693355.2は、ヘルミストリーム（順行銀河軌道）のメンバーの可能性があることがわかりました。 3つのT型矮星（SDSS J014016.89+015054.1、CWISEP J111055.12-174738.2、CWISEP J145837.91+173450.1）は金属量が高く、高速度厚い円盤の一部である可能性があることが判明しています。この種族は天の川銀河の内側から発生し、外側に散らばっています。^[28]

2020年8月、Backyard Worldsチームは、スピッツァー宇宙望遠鏡を使用して、望遠鏡が廃止される前に行われた最も冷たい発見のサンプルについて実施した追跡調査の詳細を記した論文を天体物理学ジャーナルに発表しました。95個は、スピッツァーの中赤外線カラーが冷たい褐色矮星であることと一致し、そのうち75個はWISE画像の位置と比較して固有運動が確認されました。最も重要な発見として強調されたのは、高接線速度推定に基づく3つの可能性のあるT型準矮星、白色矮星LSPM J0055+5948のまれな遠く離れたT8伴星、および5つの新しいY型矮星で、そのうち4つ（以前に発表されたWISE J0830+2837を含む）は、スピッツァーカラーがスペクトル型Y1以降であることを示しており、これらの最も冷たい褐色矮星のセットのうち、これまでに知られていたのは最大でも6つだけです。白色矮星LSPM J0055+5948の伴星T8は、ウルフ1130C（> 100億歳）とともに、科学的に知られている最古の褐色矮星（70〜130億歳）である可能性がある。 ^[8]

バックヤードワールドプロジェクトでは、追加の共動系が発見されました。2022年には、NOIRLab Source Catalog DR2で34個の低質量共動伴星が発見されました。^[29] 2024年3月後半には、さらに89個の超低温矮星伴星が特定されました。この研究により、FGK星の超低温伴星の数はおよそ42%増加しました。これらのベンチマーク系は、白色矮星をホストとする6つの系、連星系または伴星が連星である系、年齢が古いまたは若い系、赤または青のスペクトル型を持つ系、1000天文単位（AU）を超える広い分離を持つ系など、多種多様な系を表しています。若い共動系の1つは、K7 + M4 + M6三重星系であるGJ 900と、惑星質量オブジェクト（約10.5 M _J ）であるT9矮星CW2335 + 0142で構成されています。もう一つの注目すべき系はCW0627−0028ABで、これは広いT0blue+T3矮星系、または三重(L5+T2.5)+T3系である可能性がある。距離が確認されれば、約860AUの距離で発見された最も広い恒星間連星となる。白色矮星WD J060159.98-462534.40の伴星である褐色矮星CWISE J060202.17-462447.8 (~52 M _J )は、年齢が1000万年で最も古い褐色矮星の候補である。10.9+2.6
−2.0億年です。^[30] 2024年4月、CatWISEチームとの共同研究により、追加のM+T共動システムが発見されました。13の新しいシステムが発見され、M+Tシステムの数が60％増加しました。サンプルには、候補惑星質量の伴星2MASS J05581644–4501559 Bや、7100AUの広い軌道上にあるUCAC3 52–1038 Bなど、若いオブジェクトと古いオブジェクトが含まれています。^[31]

このリストには、Backyard Worlds: Planet 9 プロジェクトによる追加の注目すべき発見が含まれています。

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