トラピスト-1d

トラピスト-1d
TRAPPIST-1dの想像図（2025年8月）
ディスカバリー[ 1 ]
発見者ミカエル・ジロン他
発見場所トラピスト
発見日2016年5月2日
交通機関
軌道特性[ 2 ]
0.022 27 ± 0.000 19  AU
偏心0.008 37 ± 0.000 93 [ 3 ]
4.049 219 ± 0.000 026 日
傾斜89.896° ± 0.077°
−8.73° ± 6.17° [ 3 ]
星トラピスト1号[ 4 ]
身体的特徴[ 2 ]
0.788+0.011 −0.010 R🜨​
質量0.388 ± 0.012 メートル🜨
平均密度
4.354+0.156 −0.163 グラム/cm 3
0.624 ± 0.019グラム6.11 ± 0.19  m/s 2
温度T eq :286.2 ± 2.8  K (13.1 °C; 55.5 °F) [ 5 ]
雰囲気
体積構成全くないか、非常に薄い[ 6 ]

TRAPPIST-1dは、地球から40.7光年（12.5パーセク）離れた水瓶座にある超低温矮星TRAPPIST -1のハビタブルゾーンの内縁を周回する小型の太陽系外惑星（地球の約40%の質量）である。この太陽系外惑星は、トランジット法を用いて発見された。この惑星の最初の兆候は2016年に発表されたが、惑星の性質に関する詳細な情報はその後数年間にわたって得られなかった。TRAPPIST-1dは、この系で2番目に質量の小さい惑星である。[ 7 ]地球よりもわずか4.3%多く太陽光を受けており、ハビタブルゾーンの内縁に位置する。[ 8 ]ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測 に基づく2025年の研究では、データがTRAPPIST-1dに大気が全くないことと「十分に」一致していることが判明した。それでも、この惑星に大気が存在する可能性は「わずかながら」残っており、これをより確実に判断するには、別の検出技術が必要になるだろう。[ 6 ]

身体的特徴

半径、質量、温度

TRAPPIST-1dはトランジット法によって検出され、科学者たちはその半径を正確に決定することができました。この惑星は約0.788  R🜨で、誤差は約70 kmと小さい。通過時刻の変動と複雑なコンピュータシミュレーションにより、惑星の質量が正確に決定され、科学者は密度、表面重力、組成を計算することができた。TRAPPIST-1dは、0.388  M🜨であり、これまでに発見された太陽系外惑星の中で最も質量の小さい惑星の1つである。[ 2 ]初期の推定では、密度は地球の61.6%であると示唆されていた（TRAPPIST-1dの密度は火星の約3倍ですが、密度はそれよりもかなり低く、大気が存在すると考えられます。TRAPPIST -1dの低密度モデルでは、主に岩石で構成され、その質量の約5％が揮発性層の形態をとっています。TRAPPIST-1dの揮発性層は、大気、海洋、および/または氷の層で構成されている可能性があります。[ 3 ]しかし、精緻化された推定では、この惑星の密度は地球の嵩密度の79.2％（4.35  g/cm 3）。[ 2 ] TRAPPIST-1d の平衡温度は、アルベドを 0 と仮定すると 282.1 K (9.0 °C; 48.1 °F) です。[ 8 ]地球と同じアルベド 0.3 の場合、惑星の平衡温度は約 258 K (-15 °C; 5 °F) で、地球の 255 K (-18 °C; -1 °F) と非常によく似ています。[ 9 ]

軌道

TRAPPIST-1dは太陽に非常に近い軌道を周回する惑星で、一周するのにかかる時間はわずか4.05日（97.2時間）です。[ 8 ]主星からわずか0.02228  AU （333万3000 km、207万1000マイル）の距離を周回しており、これは地球と太陽の距離の約2.2％に相当します。[ 3 ]比較すると、太陽系の最も内側の惑星である水星は、約0.38 AU（5700万km、3500万マイル）の距離を周回するのに88日かかります。TRAPPIST-1の大きさと、TRAPPIST-1dが軌道を周回していることから、惑星から見たTRAPPIST-1dの恒星は、地球から見た太陽の5.5倍の大きさで見えることになります。 TRAPPIST-1dと同じ距離にある惑星は太陽から焼け焦げた世界となるが、TRAPPIST-1の明るさが低いため、この惑星は地球が受ける恒星光の1.043倍しか受けず、保守的な居住可能領域の内側に位置する。[ 8 ]

司会者スター

この惑星は、TRAPPIST-1と呼ばれる（M型）超低温矮星を周回している。この恒星の質量は0.089  M ☉ （褐色矮星と水素融合星の境界に近い）と半径0.121  R ☉。温度は2,516 K (2,243 °C; 4,069 °F)で、30億年から80億年の間である。比較のために言うと、太陽の年齢は46億年[ 10 ]で、温度は5,778 K (5,505 °C; 9,941 °F)である[ 11 ] 。この星は金属に富んでおり、金属量([Fe/H]) は0.04で、太陽の量の109%である。これは特に奇妙である。なぜなら、褐色矮星と水素融合星の境界付近にあるこのような低質量星は、太陽よりもかなり少ない金属しか持たないと考えられるからである。最後に、その明るさは0.05  L ☉。

TRAPPIST-1のような星は4兆年から5兆年まで生きる能力があり、これは太陽の寿命の400～500倍に相当します（太陽の寿命は約50億年しか残されておらず、その寿命の半分強です）。[ 12 ]この長期間の生存能力のため、宇宙が現在よりもはるかに古くなり、新しい星を形成するために必要なガスが枯渇し、残りの星が死に始めるとき、TRAPPIST-1は生き残る最後の星の1つになる可能性が高いです。

この星の見かけの等級、つまり地球から見た明るさは18.8等級です。そのため、肉眼では暗すぎます（肉眼の限界は6.5等級です）。

この恒星は単に非常に小さく、遠く離れているだけでなく、可視光線の放射も比較的少なく、主に目に見えない赤外線で輝いています。TRAPPIST-1dに極めて近い距離（地球と太陽の距離の約50倍）からでも、この惑星が受け取る可視光線は、地球が太陽から受ける可視光線の1%未満です。そのため、TRAPPIST-1dの昼間の明るさは、地球の夕暮れ時よりも決して明るくならないと考えられます。しかし、それでもなお、TRAPPIST-1はTRAPPIST-1dの空で、地球の夜空における満月の少なくとも3000倍の明るさで輝く可能性があります。

雰囲気

2025年、この惑星はジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によって観測されました。研究結果では、95%以上の信頼度で、厚く雲のない大気は排除できると結論付けられました（晴れた金星、初期の火星、タイタン、そして始生代の地球に類似）。これにより、データと一致する主な可能性は2つあります。1つは、水星や月と同様に、この惑星には大気が存在しないという可能性で、研究著者らは後者をデータに「十分に適合」していると表現しました。もう1つは、TRAPPIST-1dの大気が高高度の雲やエアロゾルによって星の光の透過を遮り、分子シグナルの検出を阻害しているという「わずかな可能性」です。[ 6 ]後者のシナリオでは、「火星のような極めて薄い二酸化炭素大気、高高度の雲を伴う金星のような[温室]シナリオ、あるいは地球の水雲を考慮した現代地球の組成における二酸化炭素シグナル」が考えられます。[ 6 ]このシナリオは統計的有意性の2シグマ境界のぎりぎりに位置しており、自信を持って排除することはできません。しかし、データにも適合していません。[ 6 ]主任科学者のピアウレ・ゴラエブ氏は、彼らが使用した検出方法である透過分光法は複数のアプローチのうちの1つに過ぎず、この研究結果は何らかの大気を発見する「可能性を否定するものではない」ものの、これらの結果の後では「少し難しくなる」だろうと述べています。[ 13 ]

TRAPPIST-1dの質量は地球の約30%しかないため、金星や火星と同様に磁場を持たない可能性があり、その結果、親星の太陽風によって大気の揮発性の高い成分（水を含む）が吹き飛ばされ、それらの惑星と同様に水素が乏しい状態になると考えられます。[ 14 ]

発見

ベルギーのリエージュ大学天体物理学・地球物理学研究所のミカエル・ジロン氏率いる天文学者チーム[ 15 ]は、チリのアタカマ砂漠にあるラ・シヤ天文台のTRAPPIST (トランジット惑星および微惑星小型望遠鏡) 望遠鏡[ 16 ]を使用してTRAPPIST-1 を観測し、周回惑星の探索を行った。トランジット測光法を利用して、チームはこの矮星を周回する地球サイズの惑星を 3 つ発見した。最も内側の 2 つは主星に潮汐固定されているのに対し、最も外側の 1 つはこの系のハビタブルゾーン内かそのすぐ外側にあると思われる。[ 17 ] [ 18 ]チームは 2015 年 9 月から 12 月にかけて観測を行い、その結果を 2016 年 5 月発行のNature誌に発表した。[ 16 ] [ 19 ]

当初の主張と惑星の推定サイズは、2017年に7つの惑星からなる完全なシステムが明らかになったときに修正されました。

TRAPPIST-1 惑星系の想像図。
約40光年離れた小さくて暗い恒星、TRAPPIST-1が特別な存在であることは、すでに知られていました。2016年5月、ベルギーのリエージュ大学のミカエル・ジロン率いるチームは、TRAPPIST-1のすぐ近くに、おそらく岩石惑星である3つの惑星、TRAPPIST-1b、c、dが存在すると発表しました。
チームが恒星を横切る影を次々と観察していくうちに、3つの惑星だけではこのパターンを説明できなくなってきた。「ある時点で、これらすべての太陽面通過を説明できなくなってしまった」とギロン氏は語る。
「現在、宇宙に設置されたスピッツァー望遠鏡を使ってほぼ3週間連続でこの系を観測した結果、ジロン氏と彼のチームは問題を解決しました。TRAPPIST-1にはさらに4つの惑星があるということです。」
恒星に最も近い惑星、TRAPPIST-1bとcは変化がありません。しかし、新たに3つ目の惑星が発見され、dという名称が付けられました。以前はdのように見えたものは、e、f、gの断片的な姿であることが判明しました。さらに、最も遠くを漂う惑星hも発見されており、一度しか確認されていません。[ 20 ]

参照

参考文献

  1. ^ Gillon, Michaël; Jehin, Emmanuël; Lederer, Susan M.; Delrez, Laetitia; et al. (2016年5月). 「近傍の超低温矮星を通過する温帯地球サイズ惑星」 . Nature . 533 ( 7602): 221– 224. arXiv : 1605.07211 . Bibcode : 2016Natur.533..221G . doi : 10.1038/nature17448 . ISSN  1476-4687 . PMC  5321506. PMID  27135924 .
  2. ^ a b c d Agol, Eric; Dorn, Caroline; Grimm, Simon L.; Turbet, Martin; et al. (2021年2月1日). 「TRAPPIST-1の通過タイミングと測光解析の改良：質量、半径、密度、ダイナミクス、および天体暦」 . The Planetary Science Journal . 2 (1): 1. arXiv : 2010.01074 . Bibcode : 2021PSJ.....2....1A . doi : 10.3847/psj/abd022 . S2CID 222125312 . 
  3. ^ a b c d eグリム、サイモン L.;デモリー、ブライス＝オリヴィエ。ギロン、マイケル。ドーン、キャロライン。アゴル、エリック。ブルダノフ、アルチョム。デレス、レティシア。セストヴィッチ、マルコ。トライオード、アマウリーHMJ。ターベット、マーティン。ボルモント、エメリン。カルダス、アンソニー。デ・ウィット、ジュリアン。ジェヒン、エマニュエル。ルコント、ジェレミー。レイモンド、ショーン N.ヴァン・グローテル、ヴァレリー;バーガッサー、アダム・J.キャリー、ショーン。ファブリッキー、ダニエル。ヘン、ケビン。ヘルナンデス、デイビッド M.インガルス、ジェームス G.レデラー、スーザン。セルシス、フランク。ケロス、ディディエ（2018年2月5日）。 「TRAPPIST-1系外惑星の性質」。天文学と天体物理学。613 : A68. arXiv : 1802.01377 . Bibcode : 2018A&A...613A..68G . doi : 10.1051/0004-6361/201732233 . S2CID 3441829 . 
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  8. ^ a b c d Delrez, Laetitia; Gillon, Michael; HMJ, Amaury; Brice-Oliver Demory, Triaud; de Wit, Julien; Ingalls, James; Agol, Eric; Bolmont, Emeline; Burdanov, Artem; Burgasser, Adam J.; Carey, Sean J.; Jehin, Emmanuel; Leconte, Jeremy; Lederer, Susan; Queloz, Didier; Selsis, Franck; Grootel, Valerie Van (2018年1月9日). "Early 2017 observations of TRAPPIST-1 with Spitzer" . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 475 (3): 3577– 3597. arXiv : 1801.02554 . Bibcode : 2018MNRAS.475.3577D . doi : 10.1093/mnras/sty051 .
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  15. ^ 「AGO - 天体物理学、地球物理学、海洋学部」。
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  18. ^ 「生命が存在する可能性が最も高い3つの新しい惑星」『ポピュラーメカニクス』2016年5月2日。 2016年5月2日閲覧。
  19. ^ Gillon, Michaël; Jehin, Emmanuël; et al. (2016). 「近傍の超低温矮星を通過する温帯地球サイズ惑星」 . Nature . 533 (7602): 221– 224. arXiv : 1605.07211 . Bibcode : 2016Natur.533..221G . doi : 10.1038 / nature17448 . PMC 5321506. PMID 27135924 .  
  20. ^ニューサイエンティスト。太陽系外惑星の発見
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