NASAのウェッブスポット、辺境の惑星で渦巻くザラザラした雲

この図は、ジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡によって、系外惑星 VHS 1256 b の大気中で確認された渦巻く雲を示しています。 この惑星は約 40 光年離れており、2 つの恒星を周回しています。 ケイ酸塩の塵で満たされた惑星の雲は、絶えず上昇し、混合し、移動しています。 クレジット: NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted (STScI) 全画像の詳細

わずか数時間の観測で、宇宙望遠鏡は地球から 40 光年離れた惑星にあるダイナミックな大気を明らかにしました。

NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡で観測している研究者らは、遠く離れた惑星の大気中にあるケイ酸塩雲の特徴を正確に特定した。 大気は 1 日 22 時間にわたって絶えず上昇し、混合し、移動しており、より熱い物質を上昇させ、より冷たい物質を下に押し下げます。 結果として生じる明るさの変化は非常に劇的であるため、これまでに知られている惑星質量天体の中で最も変化しやすい天体です。 アリゾナ大学のブリタニー・マイルズ率いる研究チームは、ウェッブ氏のデータを使って水、メタン、一酸化炭素を極めて明確に検出し、二酸化炭素の証拠も発見した。 これは、太陽系外の惑星上で一度に確認された分子の数としては最大数である。

VHS 1256 b としてカタログ化されているこの惑星は約 40 光年離れており、1 万年かけて 1 つではなく 2 つの恒星を周回します。 「VHS 1256 bは、冥王星が太陽からの距離よりも星から約4倍離れているため、ウェッブにとって格好の標的となっている」とマイルズ氏は語った。 「それは、惑星の光が星からの光と混合していないことを意味します。」 ケイ酸塩雲が渦巻いている大気圏の上層部では、気温が灼熱の華氏 1,500 度 (摂氏 830 度) に達します。

分光器として知られるジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された機器、1 つは近赤外線分光器 (NIRSpec) に、もう 1 つは中赤外線装置 (MIRI) に搭載され、惑星 VHS 1256 b を観測しました。 得られたスペクトルには、ケイ酸塩雲、水、メタン、一酸化炭素の痕跡が示されています。

ウェッブ氏はそれらの雲の中で、より大きなケイ酸塩ダスト粒子とより小さなケイ酸塩ダスト粒子を検出し、それがスペクトル上に示されました。 「大気中のより細かいケイ酸塩粒子は、煙の中の小さな粒子に似ているかもしれない」と共著者であるスコットランドのエディンバラ大学のベス・ビラー氏は指摘する。 「より大きな粒子は、非常に熱い、非常に小さな砂の粒子に似ている可能性があります。」

VHS 1256 b は、より重い褐色矮星に比べて重力が低いため、ウェッブが検出できる大気中のケイ酸塩雲が出現し、より高い位置に留まる可能性があります。 空が荒れているもう一つの理由は、惑星の年齢です。 天文学的に言えば、かなり若いです。 形成されてからまだ 1 億 5,000 万年しか経っていませんが、今後も数十億年にわたって変化し、冷却され続けるでしょう。

さまざまな意味で、研究チームは、これらの発見は、研究者がデータの宝箱と見なしているスペクトルから引き出された最初の「コイン」であると考えています。 彼らはその中身を特定し始めたばかりだ。 「私たちはケイ酸塩を特定しましたが、特定のタイプの雲にどの粒子のサイズと形状が一致するかをより深く理解するには、多くの追加の作業が必要になるでしょう」とマイルズ氏は言いました。 「これはこの地球上での最後の言葉ではありません。これはウェッブの複雑なデータに適合させるための大規模なモデリングの取り組みの始まりです。」

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研究チームが観察したすべての地物は、他の望遠鏡によって天の川銀河の他の惑星で発見されているが、他の研究チームは通常、一度に 1 つだけを特定した。 共著者であるカリフォルニア大学サンタクルーズ校のアンドリュー・スケマー氏は、「単一の目標に対してこれほど多くの特徴を一度に特定した望遠鏡は他にない」と述べた。 「ウェッブからは、地球の動的な雲と気象システムの詳細を示す単一のスペクトルで多くの分子が観測されています。」

研究チームは、ウェッブに搭載された近赤外分光器(NIRSpec)と中赤外分光器(MIRI)の2つの機器によって収集されたスペクトルとして知られるデータを分析することによって、これらの結論に達しました。 この惑星は恒星から非常に離れた距離を周回しているため、研究者らはこのデータを取得するために通過技術やコロナグラフを使用するのではなく、惑星を直接観察することができました。

このチームやその他のチームがウェッブの高解像度赤外線データを精査し続けるにつれて、今後数か月、数年で VHS 1256 b についてさらに多くのことが分かるでしょう。 「非常にわずかな望遠鏡の時間で大きな利益が得られます」とビラー氏は付け加えた。 「わずか数時間の観察で、さらなる発見の無限の可能性を感じます。」

今から数十億年後、この惑星はどうなるでしょうか? 星から遠く離れているため、時間の経過とともに寒くなり、空は曇りから晴れに変わる可能性があります。

研究者らは、ウェッブの早期リリース科学プログラムの一環として VHS 1256 b を観察しました。このプログラムは、惑星と惑星が形成される円盤を特徴づける天文学コミュニティの能力を変革するのに役立つように設計されています。

同チームの論文「系外惑星系直接観測のためのJWST早期リリース科学プログラムII：惑星質量伴星VHS 1256-1257 bの1～20ミクロンスペクトル」と題された論文は、3月22日付けのThe Astrophysical Journal Lettersに掲載される予定だ。 。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界有数の宇宙科学天文台です。 ウェッブは、太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界に目を向け、私たちの宇宙とその中での私たちの位置の神秘的な構造と起源を探っていきます。 Webb は、NASA とそのパートナーである ESA (欧州宇宙機関) および CSA (カナダ宇宙機関) が主導する国際プログラムです。

MIRI は、NASA と ESA の折半のパートナーシップを通じて開発されました。 NASA のジェット推進研究所が米国の MIRI への取り組みを主導し、ヨーロッパの天文学機関からなる多国籍コンソーシアムが ESA に貢献しています。 アリゾナ大学のジョージ・リーケ氏は、MIRI 科学チームのリーダーです。 ジリアン・ライトはMIRI欧州主任研究員です。 英国 ATC の Alistair Glasse は MIRI 機器科学者であり、Michael Ressler は JPL の米国プロジェクト科学者です。 英国 ATC の Laszlo Tamas が欧州コンソーシアムを管理しています。 MIRI 極低温冷却器の開発は、カリフォルニア州レドンドビーチのノースロップ グラマンおよびメリーランド州グリーンベルトの NASA ゴダード宇宙飛行センターと協力して、JPL によって主導および管理されました。 カリフォルニア工科大学は NASA の JPL を管理しています。

Webb ミッションの詳細については、以下をご覧ください。

https://www.nasa.gov/webb

ローラ・ベッツ

ゴダード宇宙飛行センター、メリーランド州グリーンベルト

[email protected]

クレア・ブロム / クリスティーン・プリアム

宇宙望遠鏡科学研究所、メリーランド州ボルチモア

[email protected] / [email protected]

カーラ・コフィールド

ジェット推進研究所、カリフォルニア州パサデナ

626-808-2469

[email protected]

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