前の世代は、夜空の星を見上げて、それらが惑星によって周回されているかどうか疑問に思っていました.その答えを最初に見つけたのは私たちの世代です。現在、ほぼすべての星の周りに惑星があることがわかっており、技術が進歩するにつれて、さらに多くの惑星が見つかり続けています。 2018 年 4 月 16 日に打ち上げが予定されている NASA の最新の衛星、TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) は、近くの明るい星の周りの小さな岩石惑星の探索を拡張します。
そのような惑星がどのくらいの大きさで、どのような軌道を持ち、どのように形成・進化したのかを知りたいのです。大気はありますか? 透明か曇っていますか? それらは何でできていますか?今後数十年のうちに、水が液体であるために、星から適切な距離に地球のような惑星が見つかるでしょう。生物学的活動を示す遊離酸素などの分子を含む大気があると考えられます。 TESS は、この長期的な目標に向けた大きな一歩です。
惑星は、主星に比べて非常にかすかで小さいため、大気を研究するどころか、惑星をまったく検出できることは驚くべきことです。しかし、私たちの視点から見ると、惑星は周回中に星の表面を移動または「通過」して、星の光のごく一部を遮っているように見えることがあります。 TESS は、太陽系近傍の 200,000 個の明るい星を監視し、トランジット中の惑星を明らかにする明るさのわずかな低下を探します。
系外惑星の大気を理解するには、星の光とどのように相互作用するかを調べる必要があります。惑星が恒星を通過するとき、その大気の薄い汚れが星の光に照らされます。星の光の一部の波長は大気中の分子に吸収されますが、他の波長はまっすぐに輝きます。どの波長が私たちに届き、どの波長が届かないかを見ると、大気が何でできているかを明らかにすることができます.
このような観測は現在の能力の限界にあり、2020 年に打ち上げが予定されているハッブルの後継である 80 億ドルのジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) が必要です。 、および特別に設計された機器を使用して、JWST は太陽系外惑星の大気を研究するために構築されました。
JWST を最も効果的に使用するには、まずどの星が研究に最適な太陽系外惑星をホストしているかを知る必要があります。そのために TESS が必要です。その前身の宇宙船であるケプラーは、はくちょう座近くの空のパッチで 150,000 個の星を調査し、木星のような巨大ガス惑星から水星のような小さな岩石惑星まで、1,000 個を超える惑星を発見しました。しかし、ケプラーは、私たちが惑星を研究するのに十分な明るさの星をほとんど含まない空の小さなパッチしかカバーしていません.
一晩に百万個の星
対照的に、地上の望遠鏡は、太陽系外惑星を通過するために、より多くのより明るい星を見て、空のより広い範囲を検索しました。最も成功したのは、英国主導の惑星の広角探査 (WASP) プロジェクトで、私はそのメンバーです。一連のカメラ レンズを使用して、WASP は過去 10 年間、晴れた夜に毎晩 100 万個の星を監視してトランジット ディップを探し、200 近くの太陽系外惑星を発見しました。そのうちのいくつかは現在 JWST のターゲットとして選択されています。
しかし、地上でのトランジット調査には 1 つの大きな制限があります。地球の大気を通して見るため、データの品質が大幅に制限されます。彼らはわずか 1% の明るさの低下を検出することができます。これは、私たちの木星や土星のような巨大なガス惑星を見つけるのに十分です。しかし、より小さく、岩石の多い惑星は、はるかに少ない光を遮断します。私たちの地球は、太陽に対して投影された場合、わずか 0.01% の傾斜を生成します。
TESS は、これら両方のアプローチの長所を組み合わせて、全天の明るい星を宇宙から観測できるという利点を備えています。ケプラーが豊富にあることを証明した小さな岩石の惑星が見つかるはずですが、JWST で大気を研究するのに十分な明るさの星を周回していることがわかります。
TESS は通常、空の各領域を 30 日間観測します。これは、星を周回するのに時間がかからない惑星を検出し、TESS がそれらを見ている間にいくつかのトランジットを生成することを意味します。軌道が短い惑星は星の近くに位置しているため、TESS が発見したほとんどの惑星は液体の水には熱すぎることを意味します。しかし、暗くて温度が低い赤色矮星を周回する惑星は、たとえ非常に近くにあるとしても、生命にとって適切な温度にあるかもしれません.矮星 TRAPPIST-1 は、太陽よりも 1,000 倍暗く、7 つの近くを周回する惑星をホストすることが知られています。
TESS は宇宙から矮星を周回する惑星を探しますが、SPECULOOS サーベイは地上からさらに小さくて暗い星を調べます。見つかった惑星はすべて、JWST の主要なターゲットになります。
この探査は、太陽のような恒星のハビタブル ゾーンにある岩石惑星を見つけるための第一歩です。 2026 年に、欧州宇宙機関は、1 年の周期で地球のような軌道で岩石惑星を発見する可能性のある衛星である PLATO を打ち上げる予定です。その後、地球に似た太陽系外惑星の大気中の遊離酸素などのバイオマーカー分子を見つけるレースが始まります。
この記事はもともと The Conversation に掲載されたものです。元の記事を読んでください。
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