CoRoT-7b

コロット-7b
CoRoT-7b（中央）と地球（左）および海王星（右）の大きさの比較
ディスカバリー[ 1 ]
発見者Rouan et al. ( CoRoT )
発見場所極軌道
発見日2009年2月3日
交通機関
軌道特性
0.0172 ± 0.00029 AU (2573 ± 0.043 万 km、1599 ± 0.027 万マイル) [ 2 ]
偏心0
0.853585 ± 0.000024 日(20.48604 ± 0.00058 時間) [ 2 ]
傾斜80.1 ± 0.3 [ 2 ]
星CoRoT-7
身体的特徴
1.528 ± 0.065  R 🜨 [ 3 ]
質量6.06 ± 0.65メートル🜨 [ 3 ]
温度1,300～1,800 K (1,030～1,530 °C; 1,880～2,780 °F) [ 4 ]

CoRoT-7b（旧称CoRoT-Exo-7b）[ 4 ] [ 5 ]は、いっかくじゅう座の恒星CoRoT-7を周回する太陽系外惑星で、地球から520光年（159パーセク）[ 6 ]の距離にある。この惑星は、フランスが主導するCoRoTミッションによって測光的に初めて検出され、2009年2月に報告された。 [ 1 ] 2011年1月にケプラー10bが発表されるまで、直径が地球の1.58倍（体積は地球の約3.94倍）と測定された太陽系外惑星の中で最小であり、発見された最初の潜在的な太陽系外地球型惑星であった。この太陽系外惑星の公転周期は非常に短く、主星の周りを約20時間で一周する。[ 2 ]

通過データから得られた惑星の直径と視線速度測定から得られた惑星の質量を組み合わせると、CoRoT-7bの密度は地球とほぼ同じであることがわかります。したがって、CoRoT-7bは地球のような地球型惑星であり、木星のような巨大ガス惑星ではありません。CoRoT-7の視線速度観測では、地球の8.4倍の質量を持ち、690万km（0.046 AU、430万マイル）の距離を3.7日周期で周回する、 2つ目のスーパーアースであるCoRoT-7cも検出されました。

発見

CoRoT-7b通過黄色矮星CoRoT-7の想像図

CoRoT-7bは、地球から見て惑星が親星の前を通過することで生じる恒星の見かけの等級の周期的な減少を観測することで発見されました。この明るさの低下を測定し、恒星の大きさの推定値と合わせると、惑星の大きさを計算できます。（トランジット法を参照。）宇宙ミッションCoRoTは、2007年10月15日から2008年3月3日まで、恒星フィールドLRa01にある恒星CoRoT-7を観測しました。この期間中、深さ3.4 × 10 −4で1.3時間持続する153の周期的なトランジット信号が記録されました。40日間のデータ取得後、アラームモードパイプラインアルゴリズムがCoRoT-7bの浅い信号を検出し、トランジット天体の惑星としての性質を確認するために地上からの追跡観測を開始しました。

CoRoT-7bの発見は、1年後の2009年2月3日、パリで開催されたCoRoTシンポジウム2009で発表されました。[ 1 ]この発見は、CoRoTの成果を特集した天文学と天体物理学誌の特別号に掲載されました。[ 7 ]

質量

CoRoT-7bの光度曲線における検出後、地上望遠鏡ネットワークによる追跡観測により、誤検出の可能性はほぼ完全に排除されました。[ 8 ]その後、 HARPS分光器を用いて視線速度法でCoRoT-7bの質量を 測定しました。視線速度測定に影響を及ぼす主星の強い活動により、質量決定は困難を極めました。

Quelozらによる発見論文[ 9 ]では、この惑星の質量は約4.8地球質量で、密度は5.6±1.3 g cm -3と地球とほぼ同程度とされている。この値は、前白色化法と調和分解法を用いて算出された。また、この系には2つ目の非トランジット惑星であるCoRoT-7cが存在し、その公転周期は3.7日であると推定されている。

2番目の論文はハッツェスらによるもので、[ 10 ]フーリエ解析を用いて、CoRoT-7bの質量が地球の6.9倍である可能性を報告し、この系に海王星と同程度の質量と9日間の公転周期を 持つ3番目の惑星CoRoT-7dが存在する可能性を示唆している。

Pontら[ 11 ]は、HARPSの測定において公表されているよりも大きな系統誤差があることを明らかにし、CoRoT-7bの質量を地球の1～4倍と推定しています。この惑星の視線速度の確証も不安定で、暫定的な検出確度はわずか1.2シグマです。

ボワセらは[ 12 ]、視線速度データにおける恒星活動と惑星の信号を同時にフィッティングすることで、CoRoT-7bの質量を5.7地球質量と計算したが、不確実性は非常に大きかった。

CoRoTチームはその後、CoRoT-7bの質量に関する2つ目の論文[ 13 ]を発表した。この論文では、特定の夜に複数回測定された視線速度データのみを解析することで恒星活動の影響を除外している。この惑星の質量は地球の7.42倍で、平均密度は10.4 ± 1.8 g cm −3と推定される。これは地球の密度をはるかに上回り、2番目に発見された岩石惑星であるケプラー10bの密度とほぼ同等である。

Ferraz-Melloらによる最新の研究[ 14 ]では、発見論文で用いられたアプローチが改良され、惑星の誘起視線速度の振幅が縮小されることが分かりました。この研究では、CoRoT-7bの質量が地球質量の8倍と報告されており、これはCoRoTチームが発表した2番目の論文と一致しています。したがって、CoRoT-7bは岩石質で大きな鉄核を持ち、内部構造は地球よりも水星に似ている可能性があります。

スピッツァー観測

CoRoT-7bが惑星であることの独立した検証は、宇宙に設置されたスピッツァー望遠鏡による追跡観測によってもたらされた。この観測では、CoRoTが観測したものとは異なる波長で、同じ深さで惑星がトランジットを起こしていることが確認された。[ 15 ]このデータにより、ノイズの多い視線速度データとは独立して、非常に高い信頼度でCoRoT-7bが真の惑星であることを検証することが可能となった。

特徴

CoRoT-7bのアーティストインプレッション。クレジット: ESO /L.カルサダ。

CoRoT-7bの質量は6.06 ± 0.65 M🜨とやや不確かであるが[ 3 ] 、その半径と公転周期はCoRoT測光法からよく分かっている。公転周期は20時間29分9.7秒で、恒星に非常に近い（太陽から水星までの距離の23分の1 [ 16 ]）軌道を公転している。半径は地球半径の1.58倍である[ 17 ] 。CoRoT -7bは発見当時、公転周期が最短の惑星であった[ 18 ]。

高温のため、溶岩で覆われている可能性がある。[ 4 ]惑星の組成と密度から、CoRoT-7b は地球と同様に岩石惑星である可能性が高い。岩石に加えて最大 40% の水分 (氷および/または蒸気の形態) を含むと考えられる惑星のクラスに属する可能性がある。[ 19 ] しかし、親星に非常に近い場所で形成されたという事実は、揮発性物質が枯渇していることを意味している可能性がある。[ 20 ]惑星の自転は公転周期に対して潮汐固定されている可能性が高いため、惑星の主星に面している側と主星から遠い側では温度と地質条件が劇的に異なる可能性がある。理論的研究では、CoRoT-7b はクソン惑星(親星に近かったため初期質量の多くが失われた海王星型惑星の残骸) である可能性があることが示唆されている。[ 21 ] [ 22 ]他の研究者はこれに異議を唱え、CoRoT-7bは常に岩石惑星であり、ガスや氷の巨星の侵食された核ではなかったと結論付けています。 [ 23 ]これは、恒星系の年齢が若いためです。

軌道が円形から外れると（主星と近隣の惑星の影響により）、潮汐加熱によってイオと同様の激しい火山活動が発生する可能性がある。[ 24 ]

CoRoT-7bの極端な特性に関する詳細な研究が発表され[ 25 ] 、質量に関する不確実性はあるものの、この惑星は地球に似た組成であると結論付けられています。恒星に極めて近いため、大気の形成は抑制され、昼側半球は白熱電球のタングステンフィラメントのように高温となり、結果として溶岩海が形成されると考えられます。研究者たちは、CoRoT-7bをその最初の惑星とするこの新しいクラスの惑星を「溶岩海惑星」と名付けることを提案しています。

内部の模型

CoRoT-7b アーティストビュー。

5 地球質量の惑星を想定し、惑星のマントルに対流があり、その質量は惑星の 15% 以下、つまり 0.75 M 🜨の小さな核を持つようにモデル化されました。核とマントルの境界より上の下部マントルは、圧力が高いために流体の粘性が増すため、上部マントルよりも対流が緩やかです。対流する上部マントルの温度は惑星の片側で異なり、下降流の横方向温度差は最大数百ケルビンになります。しかし、上昇流の温度は下降流や表面温度の変化の影響を受けません。潮汐固定された惑星の永久昼側では、常に太陽に面しているため表面温度が高く、表面が対流に関与しています。これは、この半球のすべての表面が溶岩の海で覆われている証拠です。恒常的な夜側では、表面は地殻の形成に十分な温度に保たれており、対流マントルの上には溶岩のプールがあり、激しい火山活動が見られます。惑星の昼側は夜側よりも大きな対流細胞を有しています。 [ 26 ]研究者らはCoRoT-7bの内部の物理的状態も調査し、[ 27 ]固体の鉄核が存在する可能性が高いことを示唆しており、したがって惑星には 自己生成磁場は存在しないはずです。

可能性のある雰囲気

惑星の照らされた側の温度が高く、表面の揮発性物質がすべて枯渇している可能性が高いため、ケイ酸塩岩の蒸発によって、主にナトリウム、O2、O 、一酸化ケイ素、および少量のカリウムとその他の金属からなる希薄な大気（圧力が2,500 K [2,230 °C、4,040 °F]で1 Paまたは10 −2 mbarに近い）が生成された可能性があります。[ 16 ] [ 20 ] [ 28 ]マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、ケイ素(Si)、鉄(Fe) は、エンスタタイト、コランダム、スピネル、ウォラストナイト、シリカ、酸化鉄 (II)などの鉱物の粒子の形で、惑星の昼側の大気から降り注ぎ、高度 10 km (6.2 mi) 以下の高度で凝結する。チタン(Ti)は、ペロブスカイトやゲイキエリートとして凝結する前に夜側に運ばれることで減少する可能性がある (鉄も同様である可能性もある) 。[ 20 ]ナトリウム (および、程度は低いがカリウム) は、より揮発性が高いため、雲に凝結しにくく、大気の外層を支配するだろう。[ 16 ] [ 20 ]トランジット中およびトランジット外のCoRoT-7bに対してUVES分光器を用いて惑星の外気圏に由来する輝線および吸収線を観測したが、有意な特徴は検出されなかった。 [ 29 ]水星型惑星に期待されるカルシウム（Ca I、Ca II）およびナトリウム（Na）のスペクトル線は、存在しないか検出限界以下であり、近くの恒星の重力による潮汐力による火山活動から期待される輝線さえも検出されなかった。検出されなかったことは、以前に引用した理論的研究と一致しており、[ 25 ]非常に低圧の岩石蒸気でできた雲のない大気を指摘している。入手可能なデータから、科学者はCoRoT-7bが太陽系のどの岩石惑星にも似ていないと推測することしかできない。

参照

参考文献

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