スダルスキーのガス惑星分類

スダルスキーによる巨大ガス惑星の分類は、温度に基づいてその外観を予測する目的で、デイビッド・スダルスキーとその同僚によって論文「太陽系外巨大惑星のアルベドと反射スペクトル」^{[1]で概説され、太陽系外惑星の大気の直接的または間接的な観測が成功する以前に出版された「太陽系外}巨大惑星の理論的スペクトルと大気」^[2]でさらに詳しく述べられている。これは、太陽系外巨大ガス惑星の大気の多様性に何らかの秩序をもたらすことを目的とした、幅広い分類システムである。

巨大ガス惑星は、モデル化された大気の物理的特性に応じて5 つのクラス (ローマ数字で番号付け) に分けられます。太陽系では、木星と土星のみがスダルスキー分類に含まれ、両方ともクラス I です。巨大ガス惑星ではない惑星の外観は、スダルスキー システムでは予測できません。たとえば、地球や金星などの地球型惑星、または天王星(地球の 14 倍の質量) や海王星(地球の 17 倍の質量)などの氷惑星です。^{[出典が必要]}

太陽系外惑星の外観は、直接観測が難しいため、ほとんどわかっていません。さらに、太陽系の惑星との類似点は、既知の太陽系外惑星のごく一部にしか当てはまりません。なぜなら、そのほとんどが、たとえばホット ジュピターのように、太陽系のどの惑星ともまったく異なるからです。

恒星を通過する天体は分光測量でマッピングすることができ、例えばHD 189733 b がそうだ。^{[3]この惑星は}アルベドが0.14 より大きい（明るい）青色であることがさらに示されている。 ^[4]このようにマッピングされた惑星のほとんどは、大きくて軌道が近い「ホット ジュピター」である。

目に見えない太陽系外惑星の出現に関する推測は、現在、そのような惑星の大気の計算モデルに依存しており、たとえば、大気の温度と圧力のプロファイルと組成がさまざまな程度の日射量にどのように反応するかなどです。

このクラスのガス状巨星は、アンモニアの雲が目立つ外観をしている。これらの惑星は、惑星系の外縁部で発見され、約 150 K (-120 °C、-190 °F) 未満の温度で存在する。太陽のような恒星の周りを回るクラス I 惑星の予測ボンドアルベドは0.57 であるが、木星の値は 0.343 ^{[5] 、}土星は 0.342 ^[6]である。この食い違いは、木星の大気中の色の雲の原因となる、計算ではモデル化されていない、ソリンやリンなどの非平衡凝縮物を考慮に入れることで部分的に説明できる。

クラス I の惑星の温度には、冷たい恒星か遠い軌道のいずれかが必要です。前者は恒星が暗すぎて見えないことを意味し、後者は軌道が大きすぎて、その影響が軌道の完全な「年」を数回観測するまで検出できないことを意味します (ケプラーの第 3 法則を参照)。木星超惑星の質量が増加すると観測しやすくなりますが、木星と同年齢の超惑星は内部加熱がより大きくなり、より高いクラスに分類される可能性が あります。

クラスIIの巨大ガス惑星は温度が高すぎてアンモニア雲を形成できず、雲は水蒸気で構成されている。これらの特性は、温度が約250 K（−23 °C、−10 °F）未満の惑星に予想される。^{[2]水雲はアンモニア雲よりも反射率が高く、太陽のような恒星を周回するクラスII惑星のボンドアルベドは0.81と予測されている。このような惑星の雲は}地球の雲と似ているが、大気は主に水素とメタンなどの水素を多く含む分子で構成されている。

スダルスキーらは、クラスII惑星の可能性があるとして、エリダヌス座イプシロン星b、アンドロメダ座ウプシロン星d、および55かに座dを挙げた。^[2]

平衡温度が約350 K (170 °F、80 °C) から 800 K (980 °F、530 °C) の間であるガス状の巨大惑星は、大気中に雲を形成するのに適した化学物質がないため、全球規模の雲を形成しない。^{[2] (これらの惑星は、水素が過剰であるため、金星のような硫酸雲を形成することはない。) これらの惑星は、}レイリー散乱と大気中のメタンによる吸収により、特徴のない紺碧の球体として見え、天王星と海王星の木星質量版のような外観となる。反射雲層がないため、ボンドアルベドは低く、太陽のような恒星の周りのクラスIII惑星では約0.12である。これらの惑星は、水星の位置にほぼ相当する、惑星系の内側の領域に存在する。

スダルスキーらは、クラスIIIの惑星の候補として、アンドロメダ座ウプシロン星c、グリーゼ876 b、グリーゼ876 cを挙げている。 ^[2] 700 K（800 °F、430 °C）を超えると、硫化物と塩化物が巻雲のような雲を形成する可能性がある。^[2]

900 K (630 °C/1160 °F) を超えると、一酸化炭素が巨大ガス惑星の大気中の主要な炭素輸送分子になる (メタンではなく)。さらに、ナトリウムなどのアルカリ金属の存在量が大幅に増加し、ナトリウムとカリウムのスペクトル線が巨大ガス惑星のスペクトルで目立つようになると予測されている。これらの惑星は大気深部にケイ酸塩と鉄の雲層を形成するが、これがスペクトルに影響を与えるとは予測されていない。太陽のような恒星の周りのクラス IV 惑星のボンドアルベドは、アルカリ金属による強い吸収のため、0.03 と非常に低くなると予測されている。クラス IV とクラス V の巨大ガス惑星はホットジュピターと呼ばれる。

スダルスキーらは、55 Cancri bをクラスIVの可能性のある惑星として挙げている。^[2]

1300 K (1000 °C) のHD 209458 bもそのような惑星の 1 つで、誤差範囲内で幾何学的アルベドはゼロです。2001 年に NASA は、予測よりは少ないものの、この惑星の通過時に大気中のナトリウムを観測しました。この惑星には、非常に多くの熱を吸収する上層雲層があり、その下は比較的冷たい成層圏になっています。この暗黒雲の成分は、モデルでは、赤色矮星に倣ってチタン/バナジウム酸化物 (「TiVO」と略されることもあります) であると想定されていますが、その真の成分はまだわかっていません。Sudarsky の考えどおりである可能性もあります。^{[7] [8]}

温度が 1400 K (2100 °F、1100 °C) を超える非常に高温のガス惑星、または木星よりも重力が小さい低温の惑星の場合、ケイ酸塩と鉄の雲層は大気圏の高い位置にあると予測される。太陽のような恒星の周りのクラス V 惑星の予測ボンドアルベドは、雲層による反射のため 0.55 である。このような温度では、ガス惑星は熱放射により赤く輝くことがあるが、反射光が熱放射を圧倒するのが一般的である。視等級が 4.50 未満の恒星の場合、そのような惑星は理論的には私たちの機器で見える。^[9] Sudarsky らは、クラス V 惑星の可能性があるものとして、 51 Pegasi b、Upsilon Andromedae b、HD 209458 b、およびTau Boötis bを挙げている。^[2]

• 太陽系外惑星
• 惑星の種類の一覧

• 「推測の背後」。Extrasolar Visions 。 2008年6月26日閲覧。
• 「他の恒星を周回する惑星」ハーバード大学。 2008年6月26日閲覧。