NASAの「Spitzer」と「TESS」が火山に覆われた地球サイズの世界を発見

2023年5月18日 15:58

NASAのカリフォルニア州パサディナにあるJPL研究所(Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif.)が公開している「NASA's Jet Propulsion Laboratory Day in Review」は2023年05月12日に、NASAの「スピッツァー(Spitzer)」と「TESS」が火山に覆われた地球サイズの世界を発見したと報告した。
天文学者は、太陽系外の世界で、火山の絨毯で覆われた地球サイズの太陽系外惑星を発見した。
「LP 791-18 d」と呼ばれるこの惑星は、太陽系で最も火山活動が活発な木星の衛星イオ(Io)と同じ頻度で火山噴火を起こす可能性がある。

研究チームは、NASAのTESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)と引退した宇宙望遠鏡「Spitzer」、および地上の一連の観測装置からのデータを使って、この惑星を発見し、研究した。

モントリオール大学(University of Montreal)にあるトロティエ(Trottier)iREx(Isnstitute for Retitute on Exoplanets/太陽系外惑星研究所)の卒業生であるメリン・ピーターソン(Merrin Peterson)が率いるこの惑星に関する論文は、科学雑誌「ネイチャー(Nature)」の2023年05月17日号に掲載されている。
Article
Published: 17 May 2023
A temperate Earth-sized planet with tidal heating transiting an M6 star

Merrin S. Peterson, Björn Benneke, Karen Collins, Caroline Piaulet, Ian J. M. Crossfield, Mohamad Ali-Dib, Jessie L. Christiansen, Jonathan Gagné, Jackie Faherty, Edwin Kite, Courtney Dressing, David Charbonneau, Felipe Murgas, Marion Cointepas, Jose Manuel Almenara, Xavier Bonfils, Stephen Kane, Michael W. Werner, Varoujan Gorjian, Pierre-Alexis Roy, Avi Shporer, Francisco J. Pozuelos, Quentin Jay Socia, Ryan Cloutier, Jeremy Dietrich, Jonathan Irwin, Lauren Weiss, William Waalkes, Zach Berta-Thomson, Thomas Evans, Daniel Apai, Hannu Parviainen, Enric Pallé, Norio Narita, Andrew W. Howard, Diana Dragomir, Khalid Barkaoui, Michaël Gillon, Emmanuel Jehin, Elsa Ducrot, Zouhair Benkhaldoun, Akihiko Fukui, Mayuko Mori, Taku Nishiumi, Kiyoe Kawauchi, George Ricker, David W. Latham, Joshua N. Winn, Sara Seager, Howard Isaacson, Alex Bixel, Aidan Gibbs, Jon M. Jenkins, Jeffrey C. Smith, Jose Perez Chavez, Benjamin V. Rackham, Thomas Henning, Paul Gabor, Wen-Ping Chen, Nestor Espinoza, Eric L. N. Jensen, Kevin I. Collins, Richard P. Schwarz, Dennis M. Conti, Gavin Wang, John F. Kielkopf, Shude Mao, Keith Horne, Ramotholo Sefako, Samuel N. Quinn, Dan Moldovan, Michael Fausnaugh, Gábor Fűűrész & Thomas Barclay Show fewer authors
Nature (2023)Cite this article

246 Altmetric
Metrics details

「LP 791-18 dはタイダルロックされており、同じ面が常に恒星を向いていることを意味します。」と、この研究を企画したiREx社の共同研究者で、天文学教授であるビョルン・ベンネケ(Björn Benneke)は述べている。

ビョルン・ベンネケは、「日側は、おそらく表面に液体の水が存在するには熱すぎるでしょう。しかし、この惑星の至る所で起きていると思われる火山活動の量は、大気を維持することができ、夜側で水が凝縮することを可能にするかもしれません。」

「LP 791-18 d」は、約90光年離れた南のクレーター座(southern constellation Crater)にある小さな赤色矮星を周回している。研究チームは、この星の大きさと質量は地球よりわずかに大きい程度だと推定している。

LP 791-18 b と c と呼ばれるこの星系には、今回の発見以前から2つの惑星が存在することが知られていた。
外側の惑星cは、大きさが地球の約2.5倍、質量が地球の7倍以上あると伝えている。

軌道の途中で、惑星dと惑星cは互いに非常に接近して通過する。質量が大きい惑星cが接近するたびに、惑星dの重力が引っ張られ、惑星dの軌道はやや楕円になる。この楕円軌道の中で、惑星dは恒星の周りを回るたびにわずかに変形している。この変形が内部摩擦を生み、惑星内部を大きく加熱し、惑星表面で火山活動を起こすことがある。木星とその衛星のいくつかは、イオ(Io)に同じような影響を与えている。

この現象は、地球と月の関係が、火山影響する可能性もあるかもしれない。

ハビタブルゾーン(habitable zone)とは、恒星からの距離のことで、科学者が惑星の表面に液体の水が存在する可能性があると仮定している範囲のことで、もしこの惑星が地質学的に活発であれば、大気を維持できる可能性がある。
また、惑星の夜側の気温が十分に下がれば、表面に水が凝縮する可能性もある。

惑星cはすでにジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(James Webb Space Telescope)による観測が承認されており、研究チームは惑星dもジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による大気研究のための特別な候補だと考えている。

パサデナにあるカリフォルニア工科大学のNASA太陽系外惑星科学研究所の研究員、ジェシー・クリスチャンセン(Jessie Christiansen)は、「地球とその先の生命の起源を広く研究する宇宙生物学の大きな疑問は、地殻変動や火山活動が生命にとって必要であるかどうかです。」「潜在的に大気を提供することに加えて、これらのプロセスは、そうでなければ沈んで地殻に閉じ込められる物質をかき集め、炭素のような生命にとって重要であると考えられるものを含みます。」と述べている。

スピッツァーによるこの星系の観測は、2020年01月に退役する前に衛星が収集した最後の観測のひとつである。

南カリフォルニアにある NASA ジェット推進研究所のプロジェクトマネージャーであるジョセフ・ハント(Joseph Hunt, Spitzer project manager at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California)は、「Spitzer のミッションが終了した後も、発見や出版が継続されていることを読むと、信じられないような気持ちになります」と述べている。「これは、私たちの一流のエンジニアと科学者の成功を如実に示しています。彼らは共に、宇宙船だけでなく、天体物理学のコミュニティにとって資産となり続けるデータセットも作り上げました。」

TESSは、マサチューセッツ州ケンブリッジのMITが主導・運営し、NASAのゴダード宇宙飛行センターが管理するNASA天体物理学探査ミッション(NASA Astrophysics Explorer mission led and operated by MIT in Cambridge, Massachusett)である。その他のパートナーには、バージニア州フォールズチャーチに拠点を置くノースロップグラマン(Goddard Space Flight Center. Additional partners include Northrop Grumman)、カリフォルニア州シリコンバレーにあるNASAのエイムズ研究所(NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley)、マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード＆スミソニアン天体物理学センター(the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian in Cambridge, Massachusetts)、MITのリンカーン研究所、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所(MIT’s Lincoln Laboratory; and the Space Telescope Science Institute in Baltimore)などがある。このミッションには、世界中の10以上の大学、研究機関、天文台が参加している。

スピッツァーによって収集された全科学データは、カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学のIPACにあるInfrared Science Archiveに保管され、スピッツァーデータアーカイブ(Spitzer data archive)として一般に公開されている。

NASA のジェット推進研究所（カリフォルニア工科大学の一部門）は、ワシントンにある NASA の科学ミッション部門のために Spitzer のミッションオペレーションを管理した。

サイエンスオペレーションは、カリフォルニア工科大学のIPACにあるスピッツァー科学センターで行われた。
探査機の運用は、コロラド州リトルトンのロッキード・マーティン・スペースで行われた。

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？