620光年離れた太陽系外惑星の大気中に鉄が存在することを天文学者が初めて直接証明した。

[モバイルソフト：BoKeYuan] アムステルダム大学の天文学者らが率いる国際研究チームは、太陽系外惑星の大気中に鉄が存在することを初めて直接実証した。研究者らは太陽系外惑星KELT-9bのスペクトル中に、電荷を帯びていない鉄原子からの輝線を発見した。太陽系外惑星は明るい主星によって隠されているため、観測は複雑です。太陽系外惑星 KELT-9b は、恒星 KELT-9 の周りを 36 時間ごとに公転します。この恒星と惑星は、地球から約 620 光年離れた白鳥座にあります。

この恒星の温度は1万度以上で太陽のほぼ2倍であり、惑星KELT-9bは木星よりも大きいが、地球から太陽までの距離の約30分の1と恒星に非常に近い。天文学者たちは、何年も前に惑星が恒星の前を通過する際に恒星の光を研究した際にその兆候を観察しており、惑星の大気中に鉄が存在するに違いないことをすでに知っていた。新たな観測では、天文学者たちは惑星の光のスペクトルを直接観察したが、惑星が恒星の光で暗く見えるという事実によってそのプロセスは複雑化した。

また、この惑星は主星から非常に遠いため、この惑星での 1 年は地球での約 1 日半に過ぎません。この短い一年の半年間、惑星の夜側が地球を向いていますが、その側は暗すぎて見えません。そこで研究者たちは、惑星が恒星の後ろに隠れる8時間前に、より熱く明るい昼側を観察し始めた。この研究の主著者であるロレンツォ・ピノ氏（アムステルダム大学）は、太陽系外惑星の光をその主星のまぶしさを背景に探すことを、街灯柱の近くでホタルを観察することに例えました。

研究者にとって、ホタルの影を見るということは太陽系外惑星の影を見るということであり、今や太陽系外惑星が直接観察されたことになる。研究者らはスペインのラ・パルマ島にあるイタリアのガリレオ国立望遠鏡を使って観測を行った。この望遠鏡には、光を分割して特定の原子や分子の存在を明らかにする分光計 HARPS-N が搭載されています。研究者たちは相互相関と呼ばれる技術を使って原子の輝線を抽出した。一連の画像を比較すると、星は静止しているように見えますが、惑星は動いています。

相互相関は惑星とともに移動するフィルターであり、天文学者はこれを利用して惑星の光を分離することができます。研究者たちは、データに基づいて、太陽系外惑星KELT-9bの大気中の鉄が大気の上部を加熱し、下部よりも暖かくしていると考えている。鉄が星の光を吸収し、それによって大気が加熱されるという考えです。地球上でも大気中で同様のプロセスが起こりますが、この場合は最上層を加熱するのは鉄ではなくオゾンです。研究者たちは将来、惑星の大気中の鉄含有量を正確に測定することで、より詳細な観測研究を実施したいと考えている。

これは、例えば、ロレンツォ・ピノが観測時間を割り当てられたハッブル宇宙望遠鏡を使用することで実現できます。最終的に天文学者たちは、KELT-9bのような高温のガス状の巨大太陽系外惑星がどのように発生するのか、そしてなぜ我々の太陽系内に同様の例がないのかを解明したいと考えている。

ボー・ケ・ユアン研究/出典: オランダ天文学アカデミー

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