太陽が形成された後、その出生雲から残った塵とガスがゆっくりと渦を巻いて、今日の 8 つの惑星になりました。小さな岩のようなものが太陽の近くにくっついていました。巨大なガスの世界が星系の遠くに浮かんでいました。そして、銀河系の数え切れないほどの星の周りで、このプロセスのバージョンが繰り返され、さまざまなサイズの多数の惑星が形成されました。ただし、明らかに、地球よりわずかに大きい世界は除きます.
NASA の最新の惑星探査望遠鏡である Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) は、より多くの系外惑星を着実に集計していますが、2017 年に最初に特定されたサイズの不思議なギャップは続いています。このギャップは、より広い宇宙と私たちの裏庭の両方で、惑星がどのように作られているかを説明するために科学者がいくつかの新しいアイデアを必要としていることを示しています.
2018 年 4 月の打ち上げ以来、天文学者は TESS を使用して、これまでに確認された 24 の世界を含め、最も近い星の周りにある可能性のある数百の惑星を見つけてきました。銀河には多くの小さな惑星があり、特に地球の 2 倍から 4 倍の大きさのものや、地球の球場にあるものなどがあります。しかし、何らかの理由で、半径が地球の 1.5 倍から 2 倍の惑星はまれです。
その範囲内の惑星の不足は、それを指摘した論文の筆頭著者にちなんで「フルトンギャップ」として知られているケプラー宇宙望遠鏡の発見に最初に現れました。テス。 TESS の統計ビンには、フルトン ギャップを確認または反証するのに十分な惑星がまだありませんが、この傾向は続いており、天文学者はギャップがなくなるとは考えていないと述べています。
Astrophysical Journal Letters の 4 月の論文 マサチューセッツ工科大学の天文学者で、TESS データを扱っている Diana Dragomir が率いるチームは、たとえば、ギャップの両側に 2 つの惑星を持つ星系の発見を報告しました。 1 つは、地球の半径の約 2.6 倍の「ミニ海王星」であり、もう 1 つは地球の約 90% の大きさの小さなアースレットです。後者は、TESS カタログの最初のほぼ地球サイズの世界です。
ドラゴミール氏によると、半径のギャップは、惑星がどのように形成されるか、また初期段階で惑星に何が起こるかについて、考えられる規則を示しているとのことです。惑星の大気はその半径のかなりの部分を構成する可能性があるため、多くのアイデアはその大気に何が起こるかを中心にしています。ドラゴミール氏によると、1 つの可能性は、大気を持つ中規模の岩石惑星が存続できない逆ゴルディロックス シナリオです。 「あなたはあなたの雰囲気を保持するのに十分な大きさになるでしょう. 「綱引きのようなものです。真ん中にとどまるのは本当に難しいです。」
ある種の大気損失は妥当な推測ですが、それは 3 つの一般的な考えの 1 つに過ぎないと、MIT の天文学者で、TESS ミッションの副科学ディレクターであるサラ シーガーは言いました。別の理論では、ギャップは惑星の起源に直接起因すると考えられています。おそらく、星の誕生から残ったガスと塵の位置または構成が原因です。あるいは、第 3 の理論が提案するように、惑星自体の冷却プロセスによって大気が蒸発する可能性があります。これは、「コア動力による質量損失」と呼ばれる効果です。カリフォルニア大学ロサンゼルス校の Akash Gupta と Hilke Schlichting は昨年の研究で、特定のサイズの惑星が内部から宇宙に熱を放射すると、その大気が吹き飛ばされ、半径のギャップの反対側に送られる可能性があることを示しました。
ギャップは、新しい統計パターンに詳細を追加します。多くの系外惑星系では、私たち自身の裏庭のように、天文学者は、小さな世界はホスト星の近くを周回する傾向があり、大きな惑星はより遠くにあることを発見しています.小さな惑星が星に近いことが、それらが小さい理由の 1 つかもしれない、と Seager は述べた。それらは遠く離れた同胞のように大きく始まりますが、星の灼熱と紫外線によって大気を失い、それによって大量の質量を失う可能性があります。
科学者たちは、このようなことが火星に起こったと考えています。最初はより厚い大気で始まりましたが、保護磁場を失うと、太陽はその大気をゆっくりと吹き飛ばしました。地球でさえ、まだ水素殻の一部を失っている、と Seager は言った.
「これらの他のシステムのいくつかは、さらに深刻な初期の歴史を持っている可能性があります」と彼女は言いました. 「将来的には、大気を観察したいと考えています。おそらく、それによって何らかの洞察が得られるでしょう。」
さまざまな系外惑星の構成について、シーガー氏は、天文学者はそれらのほとんどが内部がどのようなものかをまだ知ることができないと述べた.しかし、人々は努力しています。地球の 2 倍から 4 倍の大きさの惑星は、スーパーアース、またはミニ海王星と呼ばれることもあり、特に議論されています。一部の天文学者は、それらが水素ガスの厚い大気に包まれたロックボールであると考えていますが、他の人は、固体、液体、または蒸気の水に覆われていると主張しています.
先月、シーガーの元学生で現在ハーバード大学にいるリー・ゼンが率いる天文学者が、これらの共通の惑星が水の世界であることを示唆するコンピューターシミュレーションの結果を報告しました。いくつかは最大 50% の水分であり、さまざまなエキゾチックな形で提供されます。水はずっと液体であるか、数千キロメートル下の「超イオン氷」と呼ばれる新たに発見された相のような高圧の氷に圧縮されている可能性がある、と Zeng は述べた。
「これらの高圧の氷は、本質的に地球の深いマントルにあるケイ酸塩岩のようなもので、熱くて硬い」とZeng氏は電子メールに書いている。 「これらの海は計り知れず、底がありません。私たちの地球とは違う世界です。」
Zeng は、これらのスーパーアースまたはミニ海王星は、太陽系の惑星よりも一般的である可能性があり、実際に家のような場所はない可能性があると述べました。しかし、ドラゴミールはもっと慎重です。彼女は、ケプラーが豊富な惑星の中からパターンを見つけるのにほぼ 10 年を要したが、TESS はまだ始まったばかりであると述べた。ケプラーがはくちょう座の空の小さな部分を調査したのに対し、TESS はケプラーの視野の 400 倍の領域である全天を調査します。また、TESS は明るい近くの星に焦点を当て、追跡観測のために地上の望遠鏡で研究することが可能になります。
ドラゴミールは、遠く離れた恒星を周回する惑星の TESS による長期観測を待っています。これらの世界は、幾何学が単純なため、見るのが難しくなります。 TESS は、星の前を通過する何かを示す星の明るさのブリップを調べることで、惑星の存在を検出します。星から遠く離れたところを周回する惑星は、前を横切るのに長い時間がかかり、拾うのが難しい長引くブリップを作成し、星の光をあまり暗くしません.
この時点でどの種類の惑星が形成され、形成されないかについて確固たる結論を導き出すことは、「干し草の山の 1% を調べて『ああ、針がない』と言うようなものです」と彼女は言いました。
