天文学者は、冷たい赤色矮星を周回する珍しい木星のような惑星を観察しました

マシュマロの密度を持つガス巨大系外惑星が、冷たい赤色矮星の周りの軌道上で、以下の一連の機器によって検出されました。 米航空宇宙局（NASA）- NSF の NOIRLab のプログラムである、キットピーク国立天文台の WIYN 3.5 メートル望遠鏡に設置された NEID 動径速度計に資金提供されました。 TOI-3757 bと名付けられたこの惑星は、このタイプの星の周囲でこれまでに発見された中で最もふわふわした巨大ガス惑星である。

NSF のプログラム、アリゾナ州キットピーク国立天文台で WIYN 3.5 メートル望遠鏡を使用する天文学者 ノワールラボらは、冷たい赤色矮星の周りを周回する珍しい木星に似た惑星を観察した。 TOI-580 b として識別されるこの惑星は、地球から約 3757 光年離れた御者ぎょしゃ座の中に位置し、赤色矮星の周囲でこれまでに検出された中で最も密度が低い惑星であり、平均密度はそれに近いと推定されています。マシュマロの。

赤色矮星は、いわゆる主系列の中で最も小さくて暗い星です。 星 — 中心核内で一定の速度で水素をヘリウムに変換する星。私たちのようなスターに比べれば「クール」ですが、 日、赤色矮星は非常に活動的で、惑星の大気を剥ぎ取るほどの強力なフレアを噴出する可能性があり、この星系はそのような綿毛のような惑星を形成するには一見住みにくい場所になっています。

「赤色矮星の周りの巨大惑星は、形成が難しいと伝統的に考えられてきました。」 カーネギー科学研究所の地球惑星研究所の研究者であり、2006年に出版された論文の筆頭著者であるシュバム・カノディア氏は言う。 天文誌. 「これまでのところ、これはドップラー調査からの小さなサンプルでしか調べられておらず、ドップラー調査では通常、これらの赤色矮星からさらに遠く離れた巨大な惑星が発見されています。これまで、近接ガスを見つけるのに十分な量の惑星のサンプルがありませんでした。 惑星 しっかりとしたやり方で。」

TOI-3757 b にはまだ説明されていない謎があり、その最大の謎は、巨大ガス惑星が赤色矮星の周囲、特にそのような低密度惑星の周囲にどのようにして形成されるのかということです。しかし、カノディア氏のチームは、その謎を解決できるかもしれないと考えている。

彼らは、TOI-3757 b の超低密度は XNUMX つの要因の結果である可能性があると提案しています。 XNUMX つ目は、惑星の岩石の核に関するものです。巨大ガス惑星は、質量の約XNUMX倍の巨大な岩石の核として始まると考えられている。 当社、その時点で、彼らは近隣の大量のガスを急速に引き込み、今日私たちが見ている巨大ガス惑星を形成します。 TOI-3757 b の星は、巨大ガス惑星を持つ他の M 型矮星と比較して重元素の存在量が少ないため、岩石の核の形成がより遅くなり、ガスの降着の開始が遅れ、したがって惑星全体の密度に影響を与えた可能性があります。

2 番目の要因は惑星の軌道である可能性があり、暫定的にわずかに楕円形であると考えられています。他の時よりも恒星に近づく場合があり、その結果、大幅な過剰加熱が発生し、惑星の大気が膨張する可能性があります。

この惑星は、NASA のトランジット系外惑星調査衛星 (TESS) によって最初に発見されました。その後、カノディア氏のチームは、WIYN 3.5 メートル望遠鏡に設置されている NEID と NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager) を含む地上の機器を使用して追跡観測を行いました。ホビー・エバリー望遠鏡のハビタブルゾーン惑星ファインダー（HPF）。そしてワイオミング州のレッドビューツ天文台（RBO）。

TESS は、この惑星 TOI-3757 b がその恒星の前を横切る様子を調査し、天文学者らはこの惑星の直径が約 150,000 キロメートル (100,000 マイル)、つまり木星の直径よりわずかに大きいと計算しました。この惑星はわずか 3.5 日で主星の周りを一周しますが、これは太陽系で最も近い惑星の 25 分の XNUMX の短い日数です。 マーキュリー —これには約 88 日かかります。

次に、天文学者たちは NEID と HPF を使用して、視線に沿った星の見かけの動き (動径速度としても知られる) を測定しました。これらの測定結果からこの惑星の質量が判明し、それは木星の約 85 分の 3757、つまり地球の質量の約 0.27 倍であると計算されました。サイズと質量がわかったことにより、カノディアのチームはTOI-17 bの平均密度をXNUMX立方センチメートルあたりXNUMXグラム（立方フィートあたり約XNUMXグラム）と計算でき、これは土星（最も密度の低い惑星）の密度の半分未満となるだろう。の中に 太陽系)、水の約 4 分の 1 の密度 (水で満たされた巨大な浴槽に入れると浮くという意味)、または実際にはマシュマロと同様の密度です。

「将来、NASAの新しいジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を使ってこの惑星の大気を観測できれば、その膨らんだ性質を解明するのに役立つかもしれない。」 のポスドク研究員、ジェシカ・リビー・ロバーツ氏は言う。 ペンシルベニア州立大学 そしてこの論文の二人目の著者。

「かつては赤色矮星の周りでは非常に稀であると理論づけられていた巨大惑星を含むそのような系をもっと見つけることは、惑星がどのように形成されるかを理解するという私たちの目標の一部です。」 カノディアさんは言います。

この発見は、候補者の一部を確認する能力における NEID の重要性を浮き彫りにしました。 外惑星 現在、NASA の TESS ミッションによって発見されており、新しい惑星の重要なターゲットとなっています。 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) は彼らの雰囲気を追跡調査し、特徴付けを開始します。これにより、天文学者は惑星が何でできているのか、どのように形成されたのか、また、居住可能な可能性のある岩石世界については生命が存在できるかどうかを知ることになる。

Journal Reference

1. シュバム・カノディア、ジェシカ・リビー・ロバーツ、ケイレブ・I・カーニャス、ジョー・P・ニナン、スブラス・マハデヴァン、グズムンドゥル・ステファンソン、アンドレア・S・J・リン、シンクレア・ジョーンズ、アンドリュー・モンソン、ブロック・A・パーカー、ヘンリー・A・コブルニッキー、テラ・N・スワビー、ルークパワーズ、コーリー・ビアード、チャド・F・ベンダー、カレン・H・ブレイク、ウィリアム・D・コクラン、ジアイン・ドン、スコット・A・ディダムス、コナー・フレドリック、アルビンド・F・グプタ、サミュエル・ハルバーソン、フレッド・ハーティ、サラ・E・ログスドン、アンドリュー・J.メトカーフ、マイケル・W・マケルウェイン、キャロライン・モーリー、ジャヤデフ・ラジャゴパル、ローレンス・W・ラムジー、ポール・ロバートソン、アルピタ・ロイ、クリスチャン・シュワブ、ライアン・C・テリアン、ジョン・ウィズニウスキー、ジェイソン・T・ライト。 TOI-3757 b: 太陽金属度 M 矮星を周回する低密度ガス巨人。天文ジャーナル、第 164 巻、第 3 号 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20