天文通過

天文学において、トランジット（または天文トランジット）とは、天体がより大きな天体と観測者の間を直接通過することである。特定の視点から見ると、トランジットする天体はより大きな天体の表面を横切って移動し、その小さな部分を覆うように見える。 ^[1]

「トランジット」という言葉は、近くの物体が遠くの物体よりも小さく見える場合を指します。近くの物体が大きく見え、遠くの物体を完全に隠してしまう場合は、掩蔽と呼ばれます。

しかし、トランジット惑星が見られる確率は低い。なぜなら、トランジットは3つの天体がほぼ完全に一直線に並ぶことに依存するからである。^[2]トランジットに基づいて、惑星とその親星の多くのパラメータを決定することができる。

太陽面通過の 1 つのタイプは、地球上の観測者と太陽の間を惑星が通過する現象です。これは、内惑星、つまり水星と金星でのみ発生します(水星の太陽面通過と金星の太陽面通過を参照)。ただし、太陽面通過は観測点に依存するため、火星から観測すると地球自体が太陽面を通過します。STEREO B宇宙船の紫外線画像の較正中に撮影された月による太陽面通過では、宇宙船と月の距離が地球と月の距離よりも数倍大きかったため、月は地球から見たときよりもずっと小さく見えます。

この用語は、地球から見た場合の木星を横切るガリレオ衛星（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト）などのように、衛星がその親惑星を横切る動きを説明するためにも使用できます。

稀ではあるが、4 つの天体が一列に並ぶケースも存在する。こうした現象の 1 つは、1586 年 6 月 27 日に発生した。金星から見た水星が太陽面を通過すると同時に、水星が土星面を通過し、金星が土星面を通過したのである。^{[引用が必要]}

1984 年 5 月 11 日の火星から地球が太陽面を通過するのを観測するミッションは計画されておらず、バイキング ミッションはその 1 年前に終了していました。したがって、次にこのような配置を観測できる機会は 2084 年になります。

2012年12月21日、土星の周りを周回するカッシーニ・ホイヘンス探査機が、太陽面を通過する金星を観測した。^[3]

2014年6月3日、火星探査車キュリオシティは水星が太陽面を通過するのを観測した。これは地球以外の天体から惑星の太陽面通過が観測された初めてのケースとなった。 ^[4]

まれに、ある惑星が別の惑星の前を通過することがあります。近い方の惑星が遠い方の惑星よりも小さく見える場合、この現象は相互惑星通過と呼ばれます。

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  地球から見た金星の太陽面通過、2012年
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  カッシーニ宇宙船が捉えたイオが木星を横切る
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  火星探査車キュリオシティから見た、太陽面を通過する水星（2014 年 6 月 3 日）。
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  2015 年 8 月 4 日に深宇宙気候観測衛星によって撮影された、地球の前を通過する月。

トランジット法は太陽系外惑星の発見に使用できます。惑星が主星を食/トランジットすると、主星からの光の一部を遮ります。惑星が主星と観測者の間を通過する場合、光の変化を測定して光度曲線を作成できます。光度曲線は電荷結合素子で測定されます。主星の光度曲線から、密度など、惑星と主星のいくつかの物理的特性が明らかになります。一定の間隔で発生する傾向がある特性を判断するには、トランジット イベントを複数回測定する必要があります。複数の惑星が同じ主星を周回すると、トランジット タイミング変動 (TTV) が発生する可能性があります。TTVは、すべての周回天体の重力が互いに作用することによって発生します。ただし、地球からトランジットを観測できる確率は低いです。確率は次の式で与えられます。

${\displaystyle P_{\text{通過}}=(R_{\text{星}}+R_{\text{惑星}})/a,}$^[5]

ここで、R_星とR_惑星はそれぞれ恒星と惑星の半径、a は半長径です。特定のシステムでトランジットが発生する確率は低いため、トランジットを確認するには空の広い範囲を定期的に観測する必要があります。ホット ジュピターは半径が大きく半長径が短いため、観測される可能性が高くなります。地球サイズの惑星を見つけるには、半径が小さい赤色矮星を観測します。トランジットが発生する確率は低いですが、太陽系外惑星を発見する優れた手法であることが証明されています。

近年、太陽系外惑星の発見により、それらの惑星が自身の主星を通過する現象を検出できる可能性への関心が高まっています。HD 209458bは、そのような通過現象が検出された最初の惑星です。

天体の太陽面通過は、太陽系外惑星系の研究に現在使用されている数少ない重要な現象の 1 つです。現在、太陽面通過測光法は太陽系外惑星発見の主流となっています。^[5]太陽系外惑星が主星の前を移動すると、主星の光度が暗くなりますが、これを測定することができます。^[6]惑星が大きいほど、光度の低下は顕著になり、検出しやすくなります。惑星であることを確認するために、他の方法を使用した追跡観測が頻繁に行われます。

現在（2018年12月）ケプラーの光度曲線で確認された恒星ホストの惑星は2345個ある。 ^[7]

通過中には、小さな円 (小天体ディスク) の円周が大きな円 (大天体ディスク) の円周に 1 点で接触する「接触」が 4 回発生します。歴史的には、各接触点の正確な時間を測定することが、天体の位置を決定する最も正確な方法の 1 つでした。接触は次の順序で発生します。

• 最初の接触: 小さい方の物体は大きい方の物体の外側に完全に出ており、内側に移動する (「外部侵入」)
• 2 回目の接触: 小さい方の物体は完全に大きい方の物体の内部に入り、さらに内側に移動する (「内部進入」)
• 3 回目の接触: 小さい方の物体は完全に大きい方の物体の内部に入り、外側に移動する (「内部出口」)
• 第4の接触：小さい方の物体は大きい方の物体の外側に完全に出ており、外側に向かって移動している（「外部脱出」）^[8]

5番目に名前が付けられた点は、通過の途中で2つの天体の見かけの中心が互いに最も接近する最大通過点です。^[8]

トランジット測光法は、簡単な手順で広い天体領域をスキャンできるため、過去 10 年間で最も人気があり成功した太陽系外惑星の発見方法であり、多くのプロジェクトが含まれています。そのうちのいくつかはすでに廃止されていますが、現在使用されているものもあれば、計画および作成中のものもあります。最も成功したプロジェクトには、HATNet、KELT、Kepler、WASP があり、TESSや HATPI などの新しい開発段階のミッションもあります。これらは、太陽系外惑星探索プロジェクトの一覧で確認できます。

HATNetプロジェクトは、アリゾナ州のフレッド・ローレンス・ホイップル天文台とハワイ州のマウナ・ケア天文台にある北半球の望遠鏡と、プロジェクトのHATSouth支部に属するアフリカ、オーストラリア、南米の世界中の南半球の望遠鏡のセットです。 ^[9]これらはKELTと同様に小口径の望遠鏡で、広い視野を観測できるため、空の広い範囲をスキャンして、通過する可能性のある惑星を探すことができます。さらに、世界中に多数設置されているため、24時間365日の空観測が可能になり、より多くの短周期の通過を捉えることができます。^[10]

3番目のサブプロジェクトであるHATPIは現在建設中であり、チリにある場所から見える夜空の大部分を調査する予定です。^[11]

KELTは、等級8<M<10の惑星の通過系を探索するために設計された地上望遠鏡ミッションです。2004年10月にウィナー天文台で運用が開始され、2009年に南側の望遠鏡が追加されました。^[12] KELT Northは「年間を通じて北米の頭上にある26度の幅の空の帯」を観測し、KELT Southは26度×26度の単一のターゲット領域を観測します。両方の望遠鏡は、1％のフラックスディップのような小さな通過イベントを検出および識別できるため、私たちの惑星系に似た惑星系を検出できます。^{[13] [14]}

ケプラー宇宙望遠鏡は、 2009年3月7日から2013年5月11日までケプラーミッションに従事し、はくちょう座、こと座、りゅう座の周囲115平方度の範囲内で通過する惑星を探して空の一部を観測した。^[15]その後、衛星は2018年11月15日まで運用を続け、今回はリアクションホイールの故障により、黄道に沿った視野を約75日ごとに新しい領域に変更した。^[16]

TESS は2018 年 4 月 18 日に打ち上げられ、赤経線に沿って定められた帯状の領域をそれぞれ 27 日間観測することで、空の大部分を調査する予定です。調査される各領域は 27 x 90 度です。セクションの配置により、TESS の回転軸付近の領域は最大 1 年間調査され、より長い軌道周期を持つ惑星系を特定できるようになります。

• 日食
• ケプラーミッション
• 掩蔽
• 朔望月（天文学）
  • 合（天文学）
  • 衝（惑星）
• 小惑星の通過
• 火星からのダイモスの通過
• 火星からのフォボスの通過
• バルカンの通過
• 水星の火星からの太陽面通過
• 火星からの地球の通過

ウィキメディア・コモンズには、天文通過に関連するメディアがあります。

• 金星を追いかけて、金星の太陽面通過を観察するスミソニアン協会図書館
• ジャン・メーウス：トランジット。バージニア州リッチモンド: Willmann-Bell, Inc.、1989、ISBN 0-943396-25-5 
• ジャン・メーウス：太陽、月、惑星の天文表。バージニア州リッチモンド：ウィルマン・ベル社、1995年、ISBN 0-943396-45-X 
• Karl Ramsayer : Geodätische Astronomie、Handbuch der Vermessungskundeの Vol.2a 、900 ページ、JBMetzler、シュトゥットガルト、1969 年。