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 木星とHD 189733 bの比較 | |
| 発見[1] | |
|---|---|
| 発見者 | Bouchy ら |
| 発見場所 | オートプロヴァンス天文台 |
| 発見日 | 2005年10月5日 |
| ドップラー分光法 トランジット | |
| 軌道特性[2] | |
| 0.03100 ± 0.0006 AU (4,638,000 ± 90,000 km) | |
| 偏心 | <0.0039 |
| 2.218 575 200 (77) 日 53.2458048時間 | |
平均軌道速度 | 152.0 km/s |
| 傾斜 | 85.580° ± 0.060° |
| 半振幅 | 201.3 ± 1.6 メートル/秒 |
| 星 | 189733 高解像度 |
| 身体的特徴[2] | |
| 1.138 ± 0.027 RJ | |
| 質量 | 1.123 ± 0.045 メガジュール |
平均密度 | 0.943+0.081 −0.072 グラム/cm 3 |
| 21.5 m/s 2 (2.2 g ) | |
| アルベド | 0.40 ± 0.12 (290 ～ 450 nm) [3] <0.12 (450 ～ 570 nm) [3] 0.076 ± 0.016 (幾何) [4] |
| 温度 | 1,192 ± 9 K (919 °C; 1,686 °F) [5] 1,490 ± 68 K (1,220 °C; 2,220 °F) [6] |
HD 189733 bは、こぎつね座にある太陽系外惑星で、太陽系から約64.5光年（19.8パーセク）離れている[7] 。フランスの天文学者は、2005年10月5日に恒星HD 189733の表面を通過する観測により、恒星の周りを回るこの惑星を発見した[1]。木星より11.2 %重い質量と11.4%大きい半径を持つHD 189733 bは、毎秒152.0キロメートル（毎秒152,000メートル、時速340,000マイル）の公転速度で2.2日ごとに恒星の周りを回っており、地球外生命が存在する可能性は低いホットジュピターとなっている[2]。
地球に最も近いトランジットホットジュピターであるHD 189733 bは、大気の厳密な観測の対象となっている。科学者たちは、地上と宇宙の両方から高解像度と低解像度の機器を使用してこの惑星を研究してきた。[8]研究者たちは、この惑星の天候には溶けたガラスの雨が含まれることを発見した。HD 189733 bは、温度マップが作成された最初の太陽系外惑星でもあり、[9] [10]おそらく偏光測定によって検出され、[11]全体的な色（濃い青）が決定され、[11] [3] X線スペクトルでトランジットが観測され、大気中に 二酸化炭素が存在することが確認された。
2014年7月、NASAは太陽のような恒星を周回する3つの太陽系外惑星、HD 189733 b、HD 209458 b、WASP-12bに非常に乾燥した大気を発見したと発表した。[12]
検出と発見
トランジット分光法とドップラー分光法
2005年10月6日、天文学者のチームが太陽面通過惑星HD 189733 bを発見したと発表した。この惑星はドップラー分光法を用いて検出された。測光測定により惑星が太陽面通過していることが確認される前に、リアルタイムの視線速度測定により惑星が恒星の前を通過することで生じるロシター・マクローリン効果を検出した。 [1] 2006年、ドレイク・デミング率いるチームは、顕著な二次日食（惑星が恒星の後ろを通過するとき）中にフラックス減少（総光量の減少）を測定することにより、太陽系外惑星HD 189733 bからの強い赤外線 熱放射を検出したと発表した。
この惑星の質量は木星より16%大きいと推定されており、主星の周りを2.2日で一周し、公転速度は毎秒152.5キロメートル（時速341,000マイル）である。
赤外線スペクトル
2007年2月21日、NASAはスピッツァー宇宙望遠鏡がHD 189733 bとHD 209458 bの両方の詳細なスペクトルを測定したというニュースを発表しました。[13]この発表は、もう1つの太陽系外惑星HD 209458 bの分光観測に関する最初の出版物を含むネイチャーの新しい号の一般公開と同時に行われました。論文はアストロフィジカルジャーナルレターズに投稿され、出版されました。HD 189733 bの分光観測は、NASAスピッツァー科学センターのカール・グリルメアが主導しました。
目に見える色
2008年、天体物理学者のチームが偏光測定法を使って惑星の可視光を検出し、監視したとみられるが、これはそのような成功としては初のものであった。[14]この結果は2011年に同じチームによって確認され、改良されたようである。 [11]彼らは、惑星のアルベドが赤色光よりも青色光で大幅に大きいことを発見したが、これはおそらくレイリー散乱と赤色光の分子吸収によるものと思われる。[11]惑星の青色はその後2013年に確認され、[3] [15]これにより、HD 189733は2つの異なる技術によって全体の色が決定された初の惑星となった。偏光での測定はそれ以来、より感度の高い偏光計を使用した2つの別々のチームによって論争されており、[16] [17] [18]偏光信号の上限がそこで示されている。
HD 189733 bの濃いコバルトブルー[19] [20]は、レイリー散乱によるものと考えられる。2008年1月中旬、そのモデルを用いた惑星通過中のスペクトル観測により、分子状水素が存在する場合、その大気圧は410 ± 30 mbar 、太陽半径の0.1564倍になることが判明した。ミー近似モデルでは、大気中に粒径が約10 −2～ 10 −1 μmのケイ酸マグネシウム（MgSiO 3）の凝縮物が存在する可能性があることも判明した。両方のモデルを用いると、惑星の温度は1340～1540 Kとなる。 [21]レイリー効果は他のモデルでも確認されており、[22]外大気の下には低温で日陰になっている成層圏が存在しないことが明らかになっている。スペクトルの可視領域では、吸収断面積が大きいため、ナトリウム原子とカリウム原子を調査することができる。例えば、超大型望遠鏡の高解像度UVES分光器を使用することで、この大気中のナトリウムが検出され、温度などの大気のさらなる物理的特性が調査されました。[8]
X線スペクトル
2013年7月、NASAはX線スペクトルで研究された惑星の通過の最初の観測結果を報告した。惑星の大気は可視光の3倍のX線を遮ることが判明した。[23]
蒸発
2010年3月、HIライマンアルファを使ったトランジット観測により、この惑星は毎秒1～100ギガグラムの速度で蒸発していることが判明した。この兆候は、原子状水素の拡張外気圏を検出することで発見された。HD 189733 bは、HD 209458 bに続いて大気の蒸発が検出された2番目の惑星である。[24]
身体的特徴
この惑星は、これまで観測された太陽系外惑星の中で最も大きい光度測定によるトランジット深度（親星の光が遮られる量）の約3%を示す。軌道の昇交点の見かけの経度は、空の北から南に16度±8離れている。この惑星とHD 209458 bは、分光法で直接観測された最初の2つの惑星である。[13]これら2つの惑星の親星は、最も明るいトランジット惑星のホスト星であるため、これらの惑星は今後も天文学者から最も注目されるだろう。ほとんどのホットジュピターと同様に、この惑星は親星に潮汐固定されていると考えられており、つまり、昼と夜が常に存在する。
この惑星は扁平ではなく、地球の半径の0.8倍以上の衛星も土星のような環系も持っていない。[25]
チューリッヒ工科大学のスヴェトラーナ・ベルディギナ率いる国際チームは、スペインにあるスウェーデンの60センチメートル望遠鏡KVAを使用して、惑星から反射された偏光を直接観察することができました。偏光は、散乱大気が通過中に見られる惑星の不透明な物体よりもかなり大きい（30％以上）ことを示しています。[26]
大気は当初「pLクラス」と予測され、温度逆転成層圏を持たず、チタンとバナジウムの酸化物を持たないL型矮星と似ている。 [27]成層圏モデルに対してテストされた追跡測定では、決定的な結果は得られなかった。[28]大気の凝縮物は、赤外線で見ると、地表から1,000キロメートル（620マイル）上空で霞を形成する。その地表から見た夕焼けは赤く見える。[29]ナトリウムとカリウムの信号は、Tinetti 2007によって予測された。最初は凝縮物の霞で不明瞭だったナトリウムは、最終的にHD 209458 bのナトリウム層の3倍の濃度で観測された。 [30]カリウムも2020年に検出されたが、濃度はかなり低かった。[31] HD 189733は、大気中に二酸化炭素が存在することが確認された最初の太陽系外惑星でもある。[32] 2024年にHD 189733 bの大気中に硫化水素が検出された。[33]
惑星の地図
2007 年、スピッツァー宇宙望遠鏡を使用して惑星の温度放射をマッピングしました。惑星と恒星系は、惑星の夜側のみが見える状態から始めて、33 時間連続で観測されました。惑星の軌道の半分の過程で、昼側がどんどん見えるようになりました。973 ± 33 K から 1,212 ± 11 K の温度範囲が発見され、親星から吸収されたエネルギーが惑星の大気中にかなり均等に分配されていることを示しています。ピーク温度の領域は、パラメータ化された昼から夜への再分配メカニズムを考慮したホット ジュピターの理論モデルによって予測されたように、恒星下点から 30 度東にずれていました。[9]
ウォーリック大学の科学者らは、HD 189733 bには昼側から夜側へ最大時速8,700キロメートル（時速5,400マイル）の風が吹いていると判定した。[34] NASAはHD 189733 bの表面温度の明るさの地図を公開した。これは太陽系外惑星の地図が公開されたのはこれが初めてである。[35]
水蒸気、酸素、有機化合物
2007年7月11日、ジョヴァンナ・ティネッティ率いる研究チームがスピッツァー宇宙望遠鏡を使った観測結果を発表し、惑星の大気中に相当量の水蒸気が存在する確固たる証拠があると結論付けた。[36]ハッブル宇宙望遠鏡を使った追跡観測では、水蒸気、中性酸素、有機化合物のメタンの存在が確認された。[22] [37] [38]その後、超大型望遠鏡による観測で、惑星の昼側に一酸化炭素が存在することも検出された。 [39]メタンの発生源は現在不明であり、惑星の700℃という高温により水とメタンが反応し、大気が一酸化炭素に置き換わると考えられる。[37] [40]それでも、2021年に撮影された高解像度の発光スペクトルにより、HD 189733 bの大気中に体積比で約0.004%の水蒸気が存在することが確認された。[41]
進化
通過中、この系はロシター・マクローリン効果も明らかに示しており、惑星が回転する恒星表面の一部を遮ることで光球のスペクトル線がシフトする。質量が大きく軌道が近いため、親星の半振幅（K）は非常に大きく、恒星の視線速度の「揺れ」は205m/sである。[43]
ロシター・マクローリン効果により、惑星の軌道面と恒星の赤道面の間の角度を測定できる。これらはよく揃っており、[44]ずれは-0.5 ± 0.4°である。[45] HD 149026 bとの類推により、惑星の形成は平和的で、おそらく原始惑星系円盤との相互作用を伴っていた。角度がはるかに大きい場合は、他の原始惑星との激しい相互作用を示唆している。
「ホット ジュピター」系外惑星の比較 (アーティストによる概念図)。
左上から右下へ：WASP-12b、WASP-6b、WASP-31b、WASP-39b、HD 189733 b、HAT-P-12b、WASP-17b、WASP-19b、HAT-P-1b、HD 209458 b。
恒星と惑星の相互作用論争
2008年、天文学者のチームが、HD 189733 Aを周回する太陽系外惑星が軌道上の特定の場所に到達すると、恒星のフレアが増加する仕組みを初めて説明しました。2010年には、別のチームが、太陽系外惑星を軌道上の特定の位置で観測するたびに、X線フレアも検出することを発見しました。2000年以降の理論的研究では、太陽系外惑星が周回する恒星に非常に近い場合、磁場の相互作用や潮汐力によってフレアが増加する可能性があることが示唆されています。2019年、天文学者は、アレシボ天文台、MOST、自動光電望遠鏡のデータに加えて、電波、可視光、紫外線、X線波長での恒星の過去の観測を分析し、これらの主張を検証しました。研究者らは、以前の主張は誇張されており、主星は恒星フレアや太陽黒点を含む太陽活動領域に関連する明るさやスペクトル特性の多くを示さなかったことを発見した。また、統計分析により、多くの恒星フレアは太陽系外惑星の位置に関係なく見られることが判明し、以前の主張が誤りであることが証明された。主星と太陽系外惑星の磁場は相互作用せず、この系はもはや「恒星と惑星の相互作用」があるとは考えられていない。[46]一部の研究者は、HD 189733 が、 T タウリ星系の若い原始星の周囲に見られるのと同様の速度で、周回する太陽系外惑星からガスを吸収、つまり引き寄せていると示唆していた。その後の分析により、「ホット ジュピター」の伴星からのガス吸収は、あったとしてもごくわずかであることが実証された。[47]
可能性のある系外衛星
いくつかの研究では、HD 189733 bの周囲に系外衛星の候補が提案されている。2014年の研究では、HD 189733 bから発せられる光の周期的な増減を研究した結果、衛星の存在が提案された。この衛星は惑星のヒル球の外側にあるため、存在はありそうにない。[48]同じチームによる2019年と2020年の2つの研究では、検出されたナトリウム[49]とカリウム[50]に基づいて、HD 189733 bやWASP-49bを含むいくつかのホットジュピターの周囲に系外イオの候補が提案され、蒸発する系外衛星やそれに対応するガストーラスと一致している。[51] [52] 2022年の追跡調査では、HD 189733 bの周囲に系外衛星の証拠は見つからなかった。[53]
参照
- ディミディウム (ペガスス座 51 番星 b )
- HD 2039b
- HD 149026 b
- ケプラー186f
- オシリス ( HD 209458 b )
- WASP-3b
- WASP-12b
- WASP-189b
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外部リンク
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