地球サイズの短周期惑星はどのように形成されますか?

理論と観察を一致させるには、しばしば創造的な探偵の仕事が必要です。 新しい研究では、科学者は巧妙なテストを使用して、高速で地球サイズの惑星の誕生についての手がかりを明らかにしました。

超短周期惑星であるCOROT-7bのアーティストの印象。
ESO / L。 カルサダ

元ホットジュピター?

蒸発する大気を持つ熱い木星のアーティストの印象。
NASA / Ames / JPL-Caltech

私たちが観察した多くの異なるタイプの太陽系外惑星のうち、1つの異常なカテゴリーは、 超短周期惑星のカテゴリーです これらのおおよそ地球サイズの惑星は、ホスト星の周りを1日未満の周期で信じられない速度で高速化します。

この奇妙なカテゴリーの惑星はどのように形成されますか? 人気のある理論の1つは、以前は高温の木星であり、特にホスト星の非常に近くを周回する巨大なガス巨人であったというものです。 近い軌道は惑星の大気を取り去り、それらの密集したコアのみを残しました。

新しい研究では、ジョシュアウィン(プリンストン大学)が率いる天文学者のチームが、この理論をテストする賢い方法を発見しました。

金属性のテスト

著者の3つの統計サンプル(色付きのマーカー)とカリフォルニアケプラー調査の星のより広いサンプルの惑星半径と軌道周期。
ウィンら。 2017年

熱い木星をホストしている星には興味深い奇癖があります。通常、平均的な惑星をホストしている星よりもかなり高い金属性を持っています。 これは、惑星がホスト星と同じ物質から生まれているためであると推測されており、熱い木星は、形成するためにより多くの金属の存在を必要とします。

この傾向の原因に関係なく、超短周期の惑星が実際にかつての熱い木星の固体核である場合、2つのカテゴリーの惑星は同じ金属性分布を持つホストを持っているはずです。 したがって、超短周期惑星のホストも、平均的な惑星をホストする星よりも高い金属性に重み付けする必要があります。

これをテストするために、著者は分光測定を行い、3つのカテゴリに分割された恒星ホストのサンプルのデータを収集します。

  1. 64個の超短周期惑星(1日より短い軌道周期)
  2. 23個のホットジュピター(地球の半径の4倍より大きく、10日より短い軌道周期)
  3. 243個の小さなホットプラネット(地球の半径の4倍より小さく、1〜10日間の軌道周期)

次に、これらの3つのグループの金属分布を比較します。

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3つの統計サンプルの金属分布。 ホットジュピターホスト(オレンジ)は、他のものとは異なる分布を持っています。 それは、より高い金属性に向かってより重くされます。
ウィンら。 2017年

Winnと共同研究者は、超短周期惑星のホストは、ホットジュピターホストと同じ金属性分布を持たないことを発見しました。 ホットジュピターホストの金属性は非常に高くなっています。 ただし、超短周期惑星のホストと小さな高温惑星のホストの金属分布は、統計的に区別できませんでした。

これらの結果は、超短周期惑星の大部分がかつての熱い木星の核ではないことを強く示唆しています。 代替オプションには、それらがサブ海王星などのより小さな惑星のコアである可能性、またはコア付加によって形成された接近した小さな岩の多い惑星の分布の短期間拡張である可能性が含まれます。

超短周期惑星形成の選択肢のこの狭小化は確かに興味深いものです。 Transiting Exoplanet Survey Satellites(TESS)が来年オンラインになった後、将来の可能性をさらに探求したいと考えています。 TESSは、ケプラーが検出するには微弱すぎる、さらに多くの超短周期惑星を発見することが期待されています。

引用

Joshua N.Winn et al2017 AJ 154 60. doi:10.3847 / 1538-3881 / aa7b7c

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この記事はもともとAAS Nova Webサイトに掲載されていました。