六惑星系は完璧に調整されている – Physics World

すべて海王星より小さいが地球より大きい、XNUMX つの系外惑星からなる珍しい系が発見され、すべてが互いに共鳴する軌道を持っています。 このシステムは、以下の天文学者によって発見されました。 ラファエル・ルーク シカゴ大学の博士らは、惑星がXNUMX億年前の形成以来、この配置で乱れることなく残っていることを示唆しています。

この惑星の宝庫は、太陽系に存在しない神秘的な種類の惑星である「ミニ海王星」を特徴づける最高の機会の XNUMX つも提供します。

これらの惑星は、約 110067 光年離れた HD 100 と呼ばれるオレンジ色の恒星を周回しています。 b と c と名付けられた最も内側の XNUMX つの惑星は、NASA によって発見されました。 外惑星探査衛星の通過 （テス）のミッション。 その後、ルケらは惑星 b と惑星 c の軌道が共鳴していることに気づきました。 これは、公転周期 9.114 日と 13.673 日の比率が 2:3 であるためです。 データには他にも何かがありました - 惑星 b または c に起因することができない不正な通過です。

b と c の共鳴軌道を考えると、HD 110067 系に他の通過惑星が存在する場合、それらは軌道共鳴を共有する可能性があると考えられます。 不正な通過イベントを開始点として使用し、d と呼ばれる 2 番目の惑星も惑星 c との軌道比が 3:XNUMX である可能性があると推測することで、チームは惑星 d が次にいつ通過するかを予測できるようになりました。 彼らはこれを欧州宇宙機関に追跡調査した。 クフ 望遠鏡を使用し、予測どおり惑星を発見しました。

惑星 d の公転周期 20.519 日から、ルケのチームは、惑星 d と 30.793:2 共鳴し、未割り当ての惑星の 3 つと一致する XNUMX 日の軌道をもつ e と呼ばれる XNUMX 番目の惑星を予測することができました。 TESSが見たトランジット。

ラプラス角

TESS データにはまだ説明されていないトランジットがいくつかありました。 これらの通過がどの惑星に属しているかを解明するために、ルケ氏のチームは、木星のいくつかの衛星の共鳴軌道を研究したXNUMX世紀の数学者ピエール＝シモン・ラプラスが定めた共鳴軌道の複雑な法則を利用した。

木星の衛星と同様に、HD 110067 の惑星は「相互に及ぼす摂動が大きくならないように、常に互いに一定の角度内になければなりません」とチームメンバーは言う。 アンドリュー・コリアー・キャメロン セント・アンドリュース大学の教授で、動径速度技術を使って惑星の質量を測定することに焦点を当てました。

キャメロン氏がほのめかした角度はラプラス角と呼ばれ、安定した軌道配置を提供します。 それらから逸脱すると、時間の経過とともに重力摂動が増大することになります。 その結果、惑星は共鳴を失い、互いに交差する軌道に送られ、そこで衝突する可能性が十分にあります。

ルケ氏のチームは、ラプラス角がどうあるべきかを推定することで、惑星 f と g の公転周期がそれぞれ 41.0575 日と 54.7433 日になると予測できました。 これらは、ケプラー データに残っている 3 つの説明されていないトランジットと一致しました。 惑星 e と f、および f と g のペアは、それぞれ 4:XNUMX の軌道共鳴を持っています。

HD 110067 のハビタブルゾーン内のより広い軌道上を周回するさらに多くの惑星が存在する可能性があります。 しかし、より多くの惑星がある場合、TESS も CHEOPS も太陽面通過を記録していません。 これは、XNUMX番目かXNUMX番目の惑星を見つけようとする試みは「盲目的な探索」になることを意味するとルケ氏は言う。 「しかし、もし幸運に恵まれて別の惑星を発見できたとしたら、居住可能性の潜在的な可能性を考えれば、それは確かに非常に興味深いものとなるでしょう。」

しかし、すぐにさらに多くの惑星を探索できる見込みはありません。 たとえば、75 日の軌道上に惑星がある場合、CHEOPS は 110067 回の通過を観測するために、少なくともその期間は HD XNUMX を観測する必要があります。 しかし、ルケ氏が説明するように、観察する時間は非常に貴重です。 「私たちは、星系内の既知の惑星のパラメータを改良するために観測リソースを投資することを好みます。」

惑星の特徴づけ

このシステムに関するさらなる作業では、代わりに、既知の惑星のパラメータを調整することが含まれますが、これは惑星の質量の測定に依存します。 各惑星の半径は、惑星が恒星の前を通過するときにどれだけ星の光を遮るかによって決まります。惑星のサイズは地球半径 1.9 から 2.85 の範囲です。 質量は、惑星が星をどのように揺動させるかを調べる動径速度測定によって決定されます。 惑星の半径と質量の両方が分かれば、惑星の密度を計算できます。 惑星に厚い大気があるかどうかは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によって判断できる可能性があります。

これまでのところ、惑星のうち 5.69 つ、具体的には惑星 b (地球の質量 8.52)、惑星 d (地球の質量 5.04)、および惑星 f (地球の質量 XNUMX) についてのみ質量が得られています。 これは、 ハープスノース 上の楽器 ガリレオ国立望遠鏡 カナリア諸島と カルメネス分光器 3.5メートルで カラル アルト天文台 スペインで。

「残りの XNUMX つの惑星はまだ私たちの検出能力をわずかに下回って飛行しています」とキャメロン氏は言います。 特に、恒星の活動により、惑星の動径速度信号が隠蔽される可能性があります。 「したがって、次にやるべきことは、惑星の質量を決定できるように、動径速度でさらに深く進むことです。」

オリオン大星雲でさまよう惑星のペアが発見される

通過タイミングの測定は、惑星の質量を測定する別の方法を提供します。 惑星が恒星の周りを周回するとき、重力によってお互いが引き戻されたり、加速したりすることがあり、その結果、惑星が通過する時期にわずかな差異が生じます。 不一致の大きさは重力によって決まり、したがってその質量によって決まります。

これらの惑星がどのようなものであるかに関係なく、共鳴軌道上に存在するということだけでも注目に値します。 理論によれば、惑星はこれらの共鳴によって形成されたと考えられています。 通常、これらの共鳴は、通過する恒星や巨大惑星の略奪による重力摂動によって破壊されますが、HD 110067 付近ではこのようなことは起こらなかったようです。

「動的に安定した環境があれば、このような理想的な種類の惑星系が形成される可能性があり、さらに驚くべきことに、実際に非常に長期間存続することができます」とキャメロン氏は言う。

そのため、HD 110067 は、惑星が形成された直後の形状を保持しながら、時間の経過を示す窓を提供する可能性があります。

調査結果については、次のとおりです。 自然.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/six-planet-system-is-perfectly-tuned/