奇妙な一対の系外惑星が極寒の地から一緒に旅行してどうやって生き残ったのか

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遠く離れた熱い木星の系外惑星は、そのような惑星が通常送る典型的な孤独な生活を放棄し、別の惑星との交友関係を選択しました。そして今、天文学者たちはその理由がわかったと考えています。

熱い 木星は ガス巨人 彼らの星のすぐ近くを周回しています。ただし、それらは互いに近くに形成されるのではなく、内側に移動する前にはるかに離れた場所に集まります。彼らがその旅をするとき、彼らは通常、進路にある他の惑星を追い出しますが、ホットジュピターTOI-1130cは、旅の仲間として小さな惑星をつかんだようです。どちらも独自に移行しているようです 星 一緒に

TOI-1130 システムは 190 光年離れたところにあり、サウスクイーンズランド大学のチェルシー ファンによって発見されました。彼は 2020 年に NASA のトランジット系外惑星調査衛星からのデータを調べることによってこのシステムを発見しました。テス）マサチューセッツ工科大学（MIT）在学中に。

「これはユニークなシステムだった」とフアン氏はある記事で語った。 声明。 「ホット・ジュピターは『孤独』です。つまり、軌道内に伴惑星がありません。ホット・ジュピターは非常に巨大で、重力が非常に強いため、軌道内のすべてが散乱するだけです。しかし、どういうわけか、このホット・ジュピターでは、内部の伴星が生き残ったので、そのようなシステムがどのように形成されるのかという疑問が生じます。」

現在、マサチューセッツ工科大学のサガタ・バラット氏とファン氏が率いる国際天文学者チームは、 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) は、ホット ジュピター コンパニオンをサポートします。ネプチューン ワールドタイプは直径の3.5倍 地球 TOI-1130b としてカタログ化されています。ミニ海王星がその星を通過するときにその星系を観察することにより、彼らは惑星の大気がどこで星の光を吸収するかを探すことができた。吸収された光の波長から、この惑星には水蒸気、二酸化炭素、二酸化硫黄、そしてメタンの兆候が充満した「重い」大気があることがわかった。この文脈での「重い」とは、ミニ海王星がその星の近くで形成された場合に大気を支配すると予想される元素である水素やヘリウムよりも重いことを意味します。

その代わりに、ミニ海王星と熱い木星は、「フロストライン」とも呼ばれる雪線を超えて形成されたに違いない。フロストラインとは、水が液体や蒸気ではなく氷になるほど低い温度の惑星を残した原始惑星系円盤内の距離である。

「熱い木星の軌道の内側にある惑星の大気を観測したのはこれが初めてだ」とバラット氏は語った。 「この測定は、このミニ海王星が実際に『霜線』を超えて形成されたことを示しています。」

ミニ海王星は、襲いかかる熱い木星に押し流されずに生き残ったが、これは比喩的に両者が手をつないで一緒に移動し、最終的に現在の軌道に落ち着く前に、両者の間の重力共鳴によって固定されているためである。

現在の軌道では、TOI-1130b は 420 万マイル (680 万キロメートル、または 0.0453) の距離を 4 日ごとに星の周りを周回しています。 天文単位AU)、温度は華氏 1,025 度 (摂氏 550 度) です。一方、TOI-1130c は 680 万マイル (1,090 万 km、または 0.0731 天文単位) の距離を 8 日ごとに周回していますが、これは 930 °F (500 °C) の温度に達するのに十分近い距離です。言い換えれば、惑星は 2:1 の共鳴状態にあり、ミニ海王星は熱い木星の軌道ごとに 2 回公転します。

しかし、2 つの惑星間の重力の関係は、バラットのチームにとって JWST でそれらを観測するという課題も引き起こしました。

2 つの世界は重力で互いに引っ張り合い、軌道上の異なる点で互いに引っ張ったり保持したりするため、星を通過すると予想される時間の差異 (TTV) である通過時間変動が生じます。 JWST の利用時間は需要が高いため、バラット氏のチームには惑星を観測する機会は 1 回しかなく、計算を誤って間違った時間に観測すると、惑星を見逃してしまいます。

「それは困難な予測であり、私たちは的を射ていなければなりませんでした」とバラット氏は語った。

これを達成するために、スウェーデンのルンド大学のジュディス・コース氏は、システムの過去の観察に基づいて、各惑星がいつ通過するかを予測するためのモデルを開発しました。このモデルはうまく機能し、JWST の観測によって TOI-1130 系だけでなく、おそらくその星の近くにあるすべてのミニ海王星も説明できました。

「この星系は、天文学者がこれまで遭遇した最も稀な構造の 1 つを表しています」と Barat 氏は要約しました。 「TOI-1130bの観測は、水と氷の境界を越えて形成されるこのようなミニ海王星が実際に自然界に存在するという最初の手がかりを提供します。」

結果は5月5日に発表された。 天体物理学ジャーナルレター。