天文学者は、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) によって撮影された系外惑星の最初の写真を明らかにしました。この画像は、約 400 光年離れた星を周回する、木星の 7 倍の重さの世界の明るい塊を示しています。この画期的な結果は、望遠鏡による初期の太陽系外惑星に関する多数の発見の最新のものであり、将来の宇宙望遠鏡による地球のような惑星の直接画像化を可能にする技術のテストです。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校の天文学者で、この画像を処理したチームの一員である Aarynn Carter 氏は、次のように述べています。 「結果は、正直言って素晴らしいです。」
2021 年 12 月に打ち上げられ、現在は地球から 100 万マイル離れたところにある JWST 望遠鏡は、この夏に完全に稼働しました。すでに、宇宙の黎明期に遠方の銀河を観測し、木星の素晴らしい景色を撮影するなど、初期の成果を上げています。天文学者によると、この望遠鏡は系外惑星の観測において予想の 10 倍も優れているとのことです。
昨夜オンラインで投稿された付随論文で説明されている新しい画像は、イギリスのエクセター大学の天体物理学者サーシャ・ヒンクリーが率いるチームからのものです。研究者たちは、惑星が存在することがすでに知られている高速自転星 HIP 65426 に JWST を向けました。チリの超大型望遠鏡の SPHERE 装置は、2017 年に最初に惑星を撮影しました。Hinkley のチームは、HIP 65426 b と呼ばれる JWST の惑星を見る能力をテストし、特徴付けようとしました。
天文学者は約 20 個の太陽系外惑星を直接画像化していますが、JWST は幅 6.5 メートルの六角形の鏡を使用することで能力を大幅に拡張し、地上の天文台を凌駕します。天体物理学者であり、カリフォルニア大学天文台の次期所長であるブルース・マッキントッシュは、「約束の瞬間です。」と述べています。
ホットなヤング ジャイアント
HIP 65426 b を撮影するために、JWST はコロナグラフとして知られる小さなマスクを使用して主星の光を遮断しました。これにより、「サーチライトの周りのホタル」のように、何千倍も暗い周回惑星が明らかになりました.
HIP 65426 b は、地球が太陽の約 100 倍の距離を主星から周回しており、1 周するのに 630 年かかります。この距離は、星のまぶしさに対して惑星を見る方が簡単であることを意味します。それは、惑星の極度の熱とそれによる明るさと相まって、摂氏約900度の灼熱の温度を持ち、わずか1400万年前の形成から残った熱であり、直接画像化の主要な標的となっています. 「ろうそくの炎に似た温度です」と、チームを共同で率いたエディンバラ大学の天文学者ベス・ビラーは言いました。
JWST のサイズと感度により、この惑星からこれまでのどの天文台よりも多くの光を収集することができました。 (JWST がより長い赤外線波長を観測するためだけに、その写真は SPHERE のものより粗く見えます。) これにより、Hinkley、Biller、および彼らのチームは惑星の質量の推定値を改良することができました。彼らは約 7 木星の質量で固定し、SPHERE の推定値の約 10 よりも小さくなっています。彼らの結果は、木星の半径の 1.4 倍である惑星の半径を突き止めるのにも役立ちます。惑星進化の単純なモデルでは、この世界の特性の組み合わせを簡単に説明することはできません。 Carter 氏は、正確な新しいデータにより、科学者はモデルを相互にテストし、「理解を深める」ことができると述べています。
HIP 65426 b の表面の特徴は画像には表示されていませんが、ビラー氏は、温度と組成の変化によってベルトが生じ、嵐や渦によって引き起こされた大気に斑点がある可能性があると述べました。
巨大な惑星は、私たちが知っているように生命を寄せ付けませんが、科学者がもっと知りたがっている大きな惑星のクラスを表しています.木星はおそらく太陽系を形成する上で重要な役割を果たし、おそらく地球上の生命が定着することを可能にしました。 「それが他の太陽系で機能するかどうかがわかればうれしいです」とマッキントッシュは言いました。
JWST は予想よりはるかに安定しているため、予想よりも小さい系外惑星を撮影できるはずであると科学者たちは述べています。 JWST を運営するメリーランド州の宇宙望遠鏡科学研究所の天文学者であるエミリー・リックマンは、「これまで直接画像化したことがなかった海王星や天王星のようなものを画像化することができました」と述べています。
JWST のコロナグラフがロード テストに合格した今、Hinkley は、天文学者がそれを使って異世界の写真を撮るために列をなすだろうと考えています。彼は、望遠鏡の寿命が尽きるまでに「間違いなく数十個」になると予想しています。 「それが何百ものようになることを願っています。」
遠くの空をのぞく
太陽系外惑星の写真に加えて、ヒンクリーのチームは近日中に、仲間の星を周回する「失敗した星」としても知られる褐色矮星と疑われるものの大気中に一連の分子を発見したことを発表する予定です。木星のほぼ 20 倍の重さのこの天体の質量は、コアで核融合が始まるしきい値のすぐ下にあります。
光の周波数を分析する JWST の機器、分光法と呼ばれるプロセスを使用して、科学者は水、メタン、二酸化炭素、ナトリウムをすべて前例のないレベルの詳細で明らかにしました。彼らはまた、褐色矮星候補の大気中に煙のようなシリカの雲を検出しました。 「私の考えでは、これは恒星以下のコンパニオンでこれまでに得られた最大のスペクトルです」とヒンクリーは言いました。 「そのようなものは見たことがありません。」
この発見は、別の天文学者チームが、地球から 650 光年離れた場所にある WASP-39 b と呼ばれる巨大な太陽系外惑星で二酸化炭素を検出するために JWST を使用したと報告した先週の発表に続きます。系外惑星で見られたことがあります。彼らはまた、大気中に謎の分子を発見しました。その同じチームも、さらに 2 つの巨大な世界を研究しており、今後数か月以内に、これらのような巨大ガス惑星の大気組成のほぼ完全な図をまとめるのに役立つ結果が期待されています。 「これがジェームズ ウェッブの力です」と、シカゴ大学の天文学者でチームの共同リーダーであるジェイコブ ビーンは言いました。
チームリーダーでサンタクルーズの天体物理学者であるナタリー・バターリャ氏によると、観測はまた、地球に似た小さな岩石の世界の空でJWSTが何を検出するかを示す「化学物質の目録」を構築するだろう.彼女は、チームは今後の巨大ガス観測で「JWST を限界まで押し上げる」ことを計画しており、「地球型惑星で何ができるかを教えてくれる」と述べました。
他のチームは、TRAPPIST-1 の最初の JWST 観測を行っています。TRAPPIST-1 は比較的近くにある赤色矮星で、地球サイズの 7 つの岩石の世界を周回しています。これらの惑星のいくつかは、恒星のハビタブル ゾーンにあり、液体の水や生命にさえ好都合な条件が存在する可能性があります。 JWSTは惑星を直接画像化することはできませんが、分光法は大気中のガスを特定するのに役立ちます。おそらく、生物活動を示す可能性のあるガスのヒントさえも。 「私たちが本当に欲しいのは地球です」とマッキントッシュは言いました。
