タトゥイーンのような2つの恒星を周回する惑星を検出する新手法

タトゥイーンのような2つの恒星を周回する惑星を検出する新手法 天文・宇宙
ケプラー47の3つの惑星を含む周連星惑星の想像図©NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

ハワイ大学の天文学者Nader Haghighipour氏が開発した新技術により、太陽が2つある軌道上の惑星を迅速に検出することができました。

このような惑星は、2つの恒星の周りを回る「周連星惑星」と呼ばれるものです。

このような惑星は、「スター・ウォーズ」のタトゥイーンのようなSFの世界の話に過ぎませんでした。

しかし、NASAの惑星探査機「ケプラー」と「 Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)」の成功により、Haghighipour氏を含む天文学者のチームは、これまでに14個の惑星を発見しています。

ケプラーとTESSは、惑星が母星の前を通過する際に、星の光の一部を遮って星がわずかに暗くなるのを測定するトランジット法1系外惑星がその主星の恒星面を通過した時に起こる、主星の わずかな減光を検出することで系外惑星を発見する方法によって惑星を検出します。

通常、惑星の軌道を特定するためには、このトランジットを少なくとも3回見る必要があります。

しかし、恒星が2つある場合には、それが難しくなります。

「周連星惑星の検出は、1つの恒星を回る惑星の検出よりもはるかに複雑です。二重星系を周回する惑星の場合、同じ星を一定の間隔で通過することはありません。惑星が1つの星を通過した後、もう1つの星を通過し、その後、1つ目の星を再び通過するといったことが起こります。」とHaghighipour氏は説明します。

さらに、連星惑星の公転周期は、連星の公転周期よりもはるかに長いという問題もあります。

つまり、3回の通過を観測するためには、連星を長時間観測する必要があるのです。

ケプラー宇宙望遠鏡ではこの点は問題になりませんでしたが(この望遠鏡は空の一部分だけを3.5年間にわたって観測していました)、TESS望遠鏡を使って周連星惑星を検出するのは困難です。

TESSは空の一部分(またはセクター)を27日間だけ観測してから別の場所に向けるため、TESSで惑星の3回の通過を観測することは不可能になります。

「TIC 172900988」の循環型惑星系の想像図で、検出された惑星が周回する2つの太陽を示している。

「TIC 172900988」の周連星惑星の想像図で、検出された惑星が周回する2つの太陽を示している。比較のために地球の軌道の大きさを示している。

2020年、Haghighipour氏のチームはこの制限を回避する方法を見つけました。

The Astronomical Journal誌に掲載された論文で、27日間の観測期間中に惑星が両方の恒星を通過するならば、TESSを使って周連星惑星を検出できるという斬新な技術を紹介したのです。

そして今回、同じ研究チームがTESSのデータから初めて周連星惑星を発見し、その技術が有効であることを実証しました。

この惑星は、「TIC 172900988」というカタログ名で知られており、TESSによって1つのセクターで観測されました。

「この惑星の軌道は約200日かかるため、従来の通過法では、2回の通過を検出するために1年以上待つ必要がありました。この惑星の軌道は200日近くかかりますが、従来の通過法では、さらに2回の通過を検出するために1年以上待たなければなりませんでした。今回の新しい手法では、その期間をわずか5日間に短縮することができました。」

TESS周連星惑星ワーキンググループの創設者であるHaghighipour氏は、「今回の惑星は、私たちが考案した技術の有効性、適用性、成功を証明するものです。この発見は、私たちの新しい技術が機能することを示しており、さらに多くの惑星を見つけることができるでしょう。」と述べています。

Haghighipour氏は、主執筆者であるVeselin B. Kostov氏(NASAゴダード宇宙飛行センター)、SETI研究所、GSFC Sellers Exoplanet Environments Collaborationとの共著者です。

Published by University of Hawaii at Manoa. TIC 172900988: A Transiting Circumbinary Planet Detected in One Sector of TESS Data, Astronomical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-3881/ac223a. On Arxiv: arxiv.org/abs/2105.08614