TOI-1338 b

TOI-1338 b ( BEBOP-1 bまたはEBLM J0608-59 bとしても知られる) は、連星系TOI-1338を周回する土星サイズの系外惑星です。これは周連星惑星であり、両方の恒星を周回しています。この惑星と2つの恒星は、地球から約1,300光年(400パーセク)離れた、画家座に位置しています。これは TOI-1338惑星系の中で最も内側の惑星であり、平均距離 0.46天文単位(AU; 6,900万km または 4,300万マイル) で、95 日ごとに恒星の重心を周回しています。この惑星の平均温度は630 K (357 °C; 674 °F)です。地球から見ると、惑星は主星の前を通過する際に、主星の光の一部を遮るため、望遠鏡で観測することができる。

TOI-1338 bは、2018年にトランジット系外惑星探査衛星（TESS）によって初めて検出され、2019年にNASAの10代のインターン、ウルフ・クキエルによって認識されました。^{[ 6 ]}これはTESSの観測で発見された最初の周連星系外惑星です。^{[ 1 ]}観測によると、この惑星は土星に近い半径を持ち、天王星よりも質量が小さいため、密度は非常に低く、約0.14 g/cm ³。この低密度により、TOI-1338 b はスーパーパフと呼ばれるタイプの系外惑星となり、小さな核が大量のガスに囲まれていると考えられています。TOI-1338 b の組成は現在不明ですが、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は2026 年 9 月に行われる観測でその大気の組成を決定すると予想されています。^{[ b ]}

発見

TOI-1338 b は、2018 年開始の定期的な天体観測中にトランジット系外惑星探査衛星(TESS) によって初めて観測されました。 ^{[ 6 ]}^{[ c ]} TESS は、惑星が恒星を通過して一時的に明るさを落としたときに惑星を検出し、恒星の周りを公転するたびにそれを繰り返しました。^[¹^]^[⁸^]惑星が発見された恒星系 TOI-1338は、地球から見て周期的に食を起こす 2 つの恒星が互いに公転する食連星系です。 ^[⁹^]^[¹^]この恒星系は食連星であるため、恒星の食によって惑星のトランジットが隠されることが多く、恒星の軌道運動によって惑星のトランジットが不規則に発生し、不規則に続きます。^[¹⁰^]^[¹^]^[⁸^]これらの隠れた惑星の通過を見つけることは、当時のコンピュータアルゴリズムにとって困難であったため、天文学者はTESSデータを目視で検査することに頼った。 ^[¹^]

当時ニューヨーク州スカーズデール高校に通っていた17歳のウルフ・クキエル^{[ 10 ]}は、 2019年にNASAゴダード宇宙飛行センターに夏季インターンとして参加し、指導者のラヴィ・コッパラプとヴェセリン・コストフの下で働いた。クキエルは、オンラインのプラネットハンターズTESS 市民科学プロジェクトのボランティアによってフラグが立てられたTESSデータから連星系を周回する惑星の通過を見つける任務を負っていた。^[¹^]^[⁹^]インターンシップ3日目、TOI-1338のTESS観測を目視で調べていたクキエルは、恒星の食と一致しない未知の通過を発見した。^[¹^]^[¹⁰^]クキエルは、この通過は惑星によって引き起こされたのではないかと疑い、コストフにその発見を知らせた。コストフはその後、天文学者のジェレミー・オロス、アディナ・ファインスタイン、ビル・ウェルシュの協力を得てそれを確認した。^[⁹^] TESSデータでは惑星による追加の通過が発見され、ラ・シヤ天文台によるアーカイブされた視線速度測定では惑星の親星への重力の影響が検出された。^[¹^]^[⁶^]

現在TOI-1338 bとして知られるこの惑星の発見は、2020年1月6日にハワイ州ホノルルで開催された第235回アメリカ天文学会で発表され、 TESSデータで発見された最初の周連星惑星となった。^[¹^]^[⁹^]クキエル、彼の指導者、およびさまざまな協力者が、この発見を記述した論文を共同執筆し、2020年5月にThe Astronomical Journalに掲載された。 ^[¹^]^[⁶^]

TESSの光度曲線は、 TOI-1338系の全体的な明るさを時間経過（位相、つまり恒星の公転周期の割合）でプロットしたものです。恒星食は赤色で強調表示され、TOI-1338 bのトランジットは緑色の矢印で示されています。
TOI-1338 bが主星の前を通過する（トランジットする）際に、主星の明るさがどのように変化するかを示すアニメーションです。下のグラフは、2つの星の全体的な明るさの時間変化を示しています。

名前

この惑星の名前は、親星の名前の後に小文字のアルファベットを付けるという系外惑星の命名規則に従っています。 ^{[ 14 ]} TOI-1338 星系を周回する最初の系外惑星として発見されたため、TOI-1338 bと名付けられました。^{[ 14 ]} 「TOI」は「 TESS Object of Interest 」の頭文字で、TESS が惑星が通過していることを確認したときに、この星系に体系的に付けられます。^{[ 15 ]}^{[ 14 ]}天文学者は、この星系をそれぞれ観測したBinaries Escorted By Orbiting Planets (BEBOP) およびEclipsing Binary , Low Mass (EBLM)サーベイにちなんで、この惑星をBEBOP-1 b およびEBLM J0608-59 bとも呼んでいます。 ^[¹⁶^]^[⁵^]^[¹⁷^]ウルフ・クキエルはインタビューで、兄弟や家族が惑星をウルフトピアと名付けることを提案したと述べているが、^[¹⁸^]^[¹⁹^]クキエル自身は惑星の元の名称を維持することに満足していると認めている。^[²⁰^]^[²¹^]

ソフィーの改名請願

2021年2月、クリスチャン・アロヨは、故イギリス人ミュージシャン、ソフィーに敬意を表して、 NASAにTOI-1338 bをSOPHIEに改名するよう求める請願をChange.orgで開始した。^[²²^]^[¹³^]この惑星が選ばれたのは、ソフィーのファンが、NASAのTOI-1338 bの描写がソフィーのアルバム「Oil of Every Pearl's Un-Insides 」のジャケットアートに似ていると指摘したためである。^[²³^]^[¹²^]^[¹³^]この請願は95,000以上の署名を集め、チャーリーXCXとキャロライン・ポラチェクが支持した。^[²³^]惑星の正式な改名は成功しなかったものの、国際天文学連合は2021年6月に、小惑星(10026) 1980 RE ₁にSophiexeonという名前が正式に与えられたと発表した。^[²⁴^]^[²⁵^]^[²³^]

親のスターと場所

TOI-1338 bの主星は、大型の黄白色F型主系列星と小型の赤色矮星（M型）からなる連星系である。^[¹⁷^]^[²⁶^]連星系のうち、 Aまたは主星と呼ばれる大型の星は、より高温である（温度 6030 K ）、より明るい（輝度）2.1 L _☉ )、およびより大きい (半径1.32 R☉ 、_質量太陽よりも1.13 M☉で_ある。^{[ 26 ]}^{[ 17 ]}^{： 4581}連星系の小さい方の星はBまたは伴星と呼ばれ、温度が低い（温度3300 K）、暗め（輝度）0.009 L _☉ )、およびより小さい (半径0.31 R☉ _、質量太陽よりも0.31 M☉ ）_重い。^{[ 26 ]}^{[ 17 ]}^{： 4581} 2つの恒星は、まとめてTOI-1338（またはBEBOP-1またはEBLM J0608-59）として知られ、14.6日ごとに互いの周りを公転し、平均で約0.13天文単位（2000万kmまたは1200万マイル）離れている。^[⁵^]^：⁷⁰⁴

TOI-1338 系には、TOI-1338 b とTOI-1338 cという 2 つの周連星惑星が存在することが知られています。^{[ 2 ]} TOI-1338 とその惑星系は、地球から約1,300光年(400パーセク)離れた南天の星座である画家座に位置しています。 ^[¹^]^[²⁶^]地球から見ると、TOI-1338 の見かけの等級は 11.7 であり、肉眼や小型望遠鏡では見えないほど暗いです。^[²⁶^]

惑星の特性

軌道

TOI-1338 bは周連星惑星であり、2つの恒星の周りを公転しています。^{[ 9 ]}^{[ 1 ]}このため、スター・ウォーズに登場する架空の周連星惑星タトゥイーンと比較されることがよくあります。^[²⁰^]^[²¹^]^[⁸^] TOI-1338 bはTOI-1338系の最も内側の惑星で、恒星の重心から0.46 天文単位（AU、6900万kmまたは4300万マイル）の距離を約95日の公転周期で公転しています。 ^[⁵^]^[⁴^]ほぼ円軌道を描き、その軌道は主星とほぼ同一平面上にあります。 ^[⁵^]^:⁷⁰⁴^[⁴^]^:¹⁰具体的には、軌道離心率は約0.03、軌道傾斜角は約 ^{ほぼ同一平面上の}軌道において^、^{TOI- 1338 b}^は、^互いの周りを公転する親星による規則的な食^を経験^する。^{[ 1} ]

2 つの恒星の軌道運動により、それらは周期的に TOI-1338 b に引っ張り、その周連星軌道を乱し、数十年かけて歳差運動を引き起こします。 ^{[ 6 ]}^{: 9,14} 2020 年の計算によると、TOI-1338 b の軌道は、約 23 年の周期で近点歳差運動、^21.4年の周期で昇交点歳差運動を示します。 ^{[ 6 ]}^{: 14}この惑星は、その親星にも重力の影響を及ぼし、連星軌道を年間 14.56秒角(89,000 年に相当する周期) の割合で近点歳差運動させます。^{[ 4 ]}^{: 8}^{[ d ]}親星からの摂動を受けているにもかかわらず、シミュレーションではTOI-1338 bの軌道は少なくとも1000万年間安定していることが示されている^{[ 1 ]。}これは、TOI-1338 bとその近隣の惑星TOI-1338 cがほぼ円形で同一平面上の軌道を持ち、TOI-1338 bが親星から十分に離れた軌道（重心から0.36 AU以内の力学的不安定領域外）を公転しているためである。^{[ 5 ]}^{: 708}^{[ 6 ]}^{: 14}

トランジット

空では、TOI-1338 b とその主星の軌道は地球の視線（傾斜角がほぼ 90°）に揃っているため、食や通過が起こります。^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}^{: 709} TOI-1338 b のほぼ同一平面上の軌道は、歳差運動をしているにもかかわらず、地球から見ると常に主星の大きな方を通過することを保証します。^{[ 4 ]}^{: 7}^{[ e ]}一方、惑星の軌道傾斜角は十分に大きいため、歳差運動の期間中に主星の小さな方を通過することはめったにありません。^{[ 4 ]}^{: 7}主星の軌道運動のため、惑星の通過は不規則で、93～95 日ごとに発生し、6～13 時間続きます。^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}^{: 11} TOI-1338 b がより大きな親星を通過すると、システム全体の明るさの最大 0.3% を遮ることがあります。^{[ f ]}一方、TOI-1338 b がより小さな親星を通過する際は、TESS で検出するには暗すぎます。^{[ 1 ]}

TOI-1338系の2つの図。左：地球から見た横からの図。TOI-1338 bがより大きな恒星の周りを横切っている様子が描かれている。右：上面図。惑星、不安定領域、ハビタブルゾーン（HZ）がラベル付けされている。
地球から見たTOI-1338系のシミュレーションされたタイムラプスは、TOI-1338 bの軌道角が、ノード軌道歳差運動によって時間とともにゆっくりと変化する様子を示しています。

物理的性質

TOI-1338 bの物理的な外観は、地球から遠すぎて探査や詳細な画像撮影が不可能なため不明である。^{[ 27 ]}^{[ 19 ]}それにもかかわらず、惑星の物理的特性は、そのトランジットと主星への重力の影響から推測することができる。^{[ 27 ]}^{[ 28 ]} 2024年現在TOI-1338 bの半径は推定で地球の半径の7.661 ± 0.053倍であり、土星と同程度の大きさのガス惑星である可能性が最も高い(土星の赤道半径の 81% ^[^g^] )。^[⁴^]^:⁴^[⁸^] 2024 年の視線速度測定によると、TOI-1338 b は地球の11.3 ± 2.1倍の質量、^{[ 4 ]}^{: 4}または約太陽系で最も質量の小さい巨大惑星である天王星の質量の78% ± 14%。^[^h^]

TOI-1338 bの半径は大きいが質量は小さいことから、極めて低い体積密度を持つことが示唆される。0.137 ± 0.026 g/cm ³ , ^{[ 4 ]}土星よりはるかに密度が低い (TOI-1338 bは、 0.69 g/cm³という^低密度のため、太陽系で最も密度の低い惑星である。^{[ 29 ]} TOI-1338 bの低密度は、小さな核が大量のガス層に囲まれていると考えられている系外惑星の一種であるスーパーパフを特徴としている。 ^[⁴^]^:¹¹スーパーパフは、ケプラー47のような連星系でも以前に観測されている。^[⁵^]^:⁷¹¹^[⁴^]^:¹¹他のスーパーパフと同様に、TOI-1338 bのガス層は、惑星全体の質量の50%以上を占めると推定されている。^[⁴^]^:¹¹

親星に最も近い惑星であるTOI-1338 bは、平均平衡温度630 K （357 °C、674 °F）まで加熱されている。^[⁵^]^：⁷¹¹ 2つの恒星の軌道運動により、惑星の平衡温度は603～659 K （330～386 °C、626～727 °F）の間で変動する。^[⁵^]^：⁷¹¹ウォルフ・クキエルによれば、TOI-1338 bは地球外生命を支えるには暑すぎる。^[²¹^]

TOI-1338 b の組成は、透過分光法による研究がまだ行われていないため不明である。^{[ 5 ]}^{: 711}^{[ 4 ]}^{: 11}天文学者は、TOI-1338 b のようなスーパーパフは、もやのかかった大気またはリングシステムを持っている可能性があると推測している。^{[ 4 ]}^{: 11–12TOI} -1338 b の大気組成を決定できるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、 2026 年 9 月 24 日と 25 日 (協定世界時) に TOI-1338 b のトランジットの最初の分光観測を行う予定である。^{[ 30 ]}^{[ b ]}成功すれば、これらの観測は、連星系外惑星の大気の最初の特徴付けを提供するだろう。^{[ 30 ]}

起源

2024年時点の研究TOI-1338システムは6.0 ± 0.3億年前のもので、太陽系よりも古い。^{[ 17 ]}^{: 4581} TOI-1338 系における惑星と恒星の同一平面上の軌道は、単一の平坦な原始惑星系円盤から形成されたことを示唆している。^{[ 4 ]}^{: 11} 2023 年に Gavin Coleman と共同研究者によって行われたシミュレーションでは、原始惑星系円盤の乱流(または粘性) と紫外線照射のレベルが低い場合、TOI-1338 に似た周連星系が 1000 万年以内に形成される可能性があることが示された。^{[ 31 ]}^{: 425}これらの条件は、時間の経過に伴う原始惑星系物質の損失を制限するため、周連星系惑星はガス惑星に成長するための時間と物質をより多く得ることができる。^{[ 31 ]}^{: 419}

TOI-1338 b は現在の位置では形成されなかった可能性が高い。シミュレーションでは、連星系を周回する惑星は原始惑星系円盤との相互作用によって親星に近づくことが示されている。[ ^{6 ] :}^{21 [}^{4 ] :}^11また、シミュレーションでは、連星系を周回する惑星は、親星の周りの力学的不安定領域に近づくと内側への移動を停止することも示されている。この領域では、原始惑星系円盤の中央空洞が、その領域に閉じ込められた星や惑星によって削り取られる。^{[ 5 ]}^{: 705}^{[ 31 ]}^{: 417}実際、TOI-1338 b を含むさまざまな連星系を周回する系外惑星が、その星の力学的不安定領域の近くを公転していることが観測されており、これはこれらのシミュレーションを裏付けている。^{[ 31 ]}^{： 414、418 TOI- 1338} bの低密度と恐らくガスが主成分である組成は、それがもともと親星から遠く離れた場所で形成され、そこで原始惑星系円盤の温度と不透明度がガスの降着を開始するのに十分低かったという仮説をさらに裏付けている。^{[ 4 ]}^{： 11}

注記

↑ BJDの基準エポック2 458 300 .0は、2018 年 6 月 30 日 12:00 UT の協定世界時(UT) の日付に相当し、 ^{[ 3 ]}これは TOI-1338 b が TESS セクター 3 で初めて観測された通過の約 90 日前である。^{[ 4 ]}^{: 4}
1 2 JWSTのTOI-1338観測プログラムの説明には、TOI-1338 bがBJD 2461307.704から2461308.577（2026年9月24日04:54 UTから25日01:50 UT）の間に、より大きな親星を通過すると記載されています。^{[ 30 ]}^{[ 3 ]} TOI-1338 bは、BJD 2461308.583から2461308.856（2026年9月25日02:00 UTから08:33 UT）の間に、より小さな親星を通過するとも記載されています。^{[ 30 ]}^{[ 3 ]}
↑ TOI-1338星系は、TESSが最初の12セクター（領域）を観測しているときに観測されました。^{[ 6 ]} TESSは2018年7月に最初のセクターの観測を開始しました。^{[ 7 ]}
↑年あたり 14.56 秒角の歳差運動率は、14.56 を 3600 (1度あたりの秒角の数) で割り、次に 360 度 (1 回転) をその結果で割ることによって歳差周期に変換できます。秒角を度に変換します。 $14.56秒角/年 × 1度/3600秒角 ≈ 4.044 × 10⁻³度/年$ レートを期間に変換する： $\displaystyle {\frac {360{\text{度}}}{1{\text{回転}}}}\cdot {\frac {\text{年}}{4.044\times 10^{-3}{\text{度}}}}\approx 89,010{\frac {\text{年}}{\text{回転}}}}$
↑ 2020年の当初の予測では、TOI-1338 bの軌道歳差運動により、この惑星は2023年11月以降、主星の通過を停止すると示唆されていた^{が[ 1 ]}、これは2024年の研究で否定された^{[ 4 ]}^{： 7}
↑ TOI-1338 bによるより大きな恒星の通過は、Wang et al. (2024) の図2に示すように、恒星系の正規化されたフラックス（明るさ）を1から0.997に減少させます。 ^{[ 4 ]}^{: 3}これらのフラックスの差は、惑星によって遮られる恒星系の元の明るさの量です。1 – 0.997 = 0.003、つまり0.3%です。Kostov et al. (2020) も、TOI-1338 bによるより大きな恒星の通過が恒星系の全体的な明るさの約0.2%を遮ると述べています。^{[ 6 ]}^{: 3}
↑土星の赤道半径は60,268 km 、つまり地球の赤道半径の 9.449倍。^{[ 29 ]}
↑天王星の質量は8.681 × 10 ²⁵ kg、または地球の質量の14.54 倍。^{[ 29 ]}

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外部リンク

記事

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データベース

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TOI-1338 b、系外惑星探査プロジェクト、NASA
惑星TOI-1338 (AB)b、系外惑星百科事典

[5] BJDの基準エポック2 458 300 .0は、2018 年 6 月 30 日 12:00 UT の協定世界時(UT) の日付に相当し、 ^{[ 3 ]}これは TOI-1338 b が TESS セクター 3 で初めて観測された通過の約 90 日前である。^{[ 4 ]}^{: 4}

[JWST-8] 1 2 JWSTのTOI-1338観測プログラムの説明には、TOI-1338 bがBJD 2461307.704から2461308.577（2026年9月24日04:54 UTから25日01:50 UT）の間に、より大きな親星を通過すると記載されています。^{[ 30 ]}^{[ 3 ]} TOI-1338 bは、BJD 2461308.583から2461308.856（2026年9月25日02:00 UTから08:33 UT）の間に、より小さな親星を通過するとも記載されています。^{[ 30 ]}^{[ 3 ]}

[10] TOI-1338星系は、TESSが最初の12セクター（領域）を観測しているときに観測されました。^{[ 6 ]} TESSは2018年7月に最初のセクターの観測を開始しました。^{[ 7 ]}

[30] 年あたり 14.56 秒角の歳差運動率は、14.56 を 3600 (1度あたりの秒角の数) で割り、次に 360 度 (1 回転) をその結果で割ることによって歳差周期に変換できます。秒角を度に変換します。 $14.56秒角/年 × 1度/3600秒角 ≈ 4.044 × 10⁻³度/年$ レートを期間に変換する： $\displaystyle {\frac {360{\text{度}}}{1{\text{回転}}}}\cdot {\frac {\text{年}}{4.044\times 10^{-3}{\text{度}}}}\approx 89,010{\frac {\text{年}}{\text{回転}}}}$

[31] 2020年の当初の予測では、TOI-1338 bの軌道歳差運動により、この惑星は2023年11月以降、主星の通過を停止すると示唆されていた^{が[ 1 ]}、これは2024年の研究で否定された^{[ 4 ]}^{： 7}

[32] TOI-1338 bによるより大きな恒星の通過は、Wang et al. (2024) の図2に示すように、恒星系の正規化されたフラックス（明るさ）を1から0.997に減少させます。 ^{[ 4 ]}^{: 3}これらのフラックスの差は、惑星によって遮られる恒星系の元の明るさの量です。1 – 0.997 = 0.003、つまり0.3%です。Kostov et al. (2020) も、TOI-1338 bによるより大きな恒星の通過が恒星系の全体的な明るさの約0.2%を遮ると述べています。^{[ 6 ]}^{: 3}

[36] 土星の赤道半径は60,268 km 、つまり地球の赤道半径の 9.449倍。^{[ 29 ]}

[37] 天王星の質量は8.681 × 10 ²⁵ kg、または地球の質量の14.54 倍。^{[ 29 ]}

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