天文学者は、1 つを除くすべての惑星がまれなリズムで親星を周回する系外惑星のユニークなシステムを発見しました。この発見は、私たち自身の太陽系のものを含め、惑星がどのように形成されるかについての私たちの考えを修正せざるを得なくなる可能性があります.
ベルン大学とジュネーブ大学の天文学者を含むチームは、望遠鏡と欧州南天天文台 (ESO) の超大型望遠鏡 (VLT) を組み合わせて使用し、私たちから 200 光年離れた星 TOI-178 を観測しました。星座彫刻家で。
一見すると、天文学者は、この星が同じ軌道を持つ 2 つの系外惑星によって周回されていると信じていました。しかし、詳しく調べてみると、驚くべきことが明らかになりました。6 つの惑星があり、そのうちの 5 つが互いにリズミカルなダンスを繰り広げています。
「さらなる観測を通じて、恒星からほぼ同じ距離を周回している 2 つの惑星ではなく、複数の惑星が非常に特殊な構成であることがわかりました」と主任研究員の Adrien Leleu 氏は述べています。
このリズムは、誕生以来、宇宙の出来事に邪魔されずに残っている星系を明らかにします。しかし、この星系内でさえ、ある程度のカオスが存在し、構成惑星の組成は、それらの調和のとれた軌道と同じくらいまれな不調和な密度を示しています。
このシステムは、地球の 1 倍から 3 倍の大きさの惑星で構成されており、質量は地球の 1.5 倍から 30 倍です。いくつかは岩が多く、地球よりも大きい、いわゆるスーパーアースです。その他は、太陽系の外天体のようにガス状ですが、はるかに小さく、ミニ海王星と呼ばれる太陽系外惑星のクラスです。
「軌道運動のリズミカルな調和と無秩序な密度との間のこの対比は、惑星系の形成と進化に関する私たちの理解に確かに挑戦します」とルレウは付け加えます。>天文学と天体物理学 .
共鳴する系外惑星
TOI-178 の周りのすべての太陽系外惑星は、星自体に最も近いものを除いて、共鳴を示しており、それらの軌道の繰り返しパターンで観察できます。これらの繰り返される軌道は、惑星が親星を周回する際に一定の間隔で整列することを意味します。
それほど複雑ではありませんが、同様の共鳴が私たち自身の太陽系で見られます。惑星ではなく、木星の衛星のうちの 3 つです。イオは、ガニメデのすべての軌道で 4 つの完全な軌道を完了し、エウロパのすべての軌道で 2 つの完全な軌道を完了します。これが 4:2:1 レゾナンスと呼ばれるものです。
ただし、TOI-178 の 5 つの外惑星は、これらの衛星よりもはるかに複雑な共鳴の連鎖を持っています。太陽系外惑星は 18:9:6:4:3 の共鳴で存在します。これは、チェーンの最初の太陽系外惑星 (全体で星に 2 番目に近い系外惑星) が 18 の軌道を完了することを意味します。 3つの軌道。
チームは、上記の 4 つの惑星の共鳴を利用して、チェーンの 5 番目、つまり全体で 6 番目で最後の惑星を発見することができました。
ただし、チームは、系外惑星のリズミカルな軌道が、現在の状態よりも多くのシステムを教えてくれると考えています。過去への窓を提供することさえできます。 「この星系の軌道は非常によく整っています。これは、この星系が誕生以来、非常に穏やかに進化してきたことを示しています」と、共著者でベルン大学の Yann Alibert 氏は説明しています。
実際、システムの共鳴は、システムが形成されて以来、比較的乱されていないことを示しています。たとえば、巨大な衝突や別のシステムの重力の影響によって、その生涯の早い段階で大幅に乱されていたとしたら、その軌道の脆弱な構成は消滅していたでしょう.
不調和と無秩序についての説明
ただし、TOI-178 系外惑星内のすべてが調和しているわけではありません。それらの配置は整然と整然としているが、個々の太陽系外惑星の密度と組成ははるかに無秩序である.これは、私たちが太陽系で観察するものとは非常に異なる障害です。
「海王星の半分の密度を持つ非常にふわふわした惑星のすぐ隣に、地球と同じくらい密度の高い惑星があり、その後に海王星の密度を持つ惑星があるようです。これは、私たちが慣れ親しんでいるものではありません」と、ジュネーブ大学のチーム メンバーである Nathan Hara 氏は、スーパー アースとミニ ネプチューンで構成されるシステムについて説明します。
ほとんどの系外惑星の場合と同様に、TOI-178 システム内の惑星を見つけるのは困難でした。チームは、2019 年 12 月に打ち上げられた欧州宇宙機関の CHEOPS 衛星によって収集されたデータを、チリのアタカマ砂漠地域にある VLT の機器とともに使用しました。
このデータに加えて、チームは、天文学者が太陽系外惑星を見つけるために使用する最も一般的な 2 つの手法を使用しました。親星から放出された光とその沈下を調べると、惑星がその前を通過する時期がわかります。また、親星の周りの太陽系外惑星の軌道によって、親星が「ぐらつく」ことがあります。これは、光のプロファイルに見られるものです。
この方法の組み合わせにより、チームは、TOI-178 内の太陽系外惑星が、地球が太陽を周回するよりもはるかに速く、親星を周回していることを発見できました。
共鳴チェーンの一部ではない最も内側の惑星は、最速でTOI-178をわずか数日で周回します。最も遅い軌道は、完了するのにこの期間の 10 倍かかります。
TOI-178のハビタブルゾーンと考えられている領域、つまり水が液体として存在できる領域を公転しているように見える惑星はないようです。しかし、チームは、共鳴連鎖を研究することで、このシステム内に追加の惑星が発見される可能性があると考えています。一部の惑星は、この領域内にある軌道を持っています。これは、暑すぎず寒すぎないことから、「ゴルディロックス ゾーン」というカラフルなニックネームも付けられています。
研究者は、このユニークで並外れたシステムを引き続き調査し、ESO の超大型望遠鏡 (ELT) が今年後半に運用を開始したときに、それが集中的な観測の対象になる可能性があることを示唆しています。
ELT は、研究者が TOI-178 のような星の周りのゴルディロックス ゾーンにある太陽系外惑星を直接画像化し、その大気を詳細に研究できるようにする必要があります。
これは、TOI-178 がこの研究で明らかにされたよりも多くの秘密を保持していることを明らかにする可能性があります。
元の研究
A. Leleu、Y. Alibert、N. C. Hara、et al、 「TOI-178 の 6 つのトランジット惑星と一連のラプラス共鳴」、Astronomy &Astrophysics 、[2021]、(doi:10.1051/0004-6361/202039767).
