ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は WASP-39b の詳細な分析を実施し、遠く離れた惑星の「朝」側と「夕方」側の大気条件が異なることを明らかにしました。ここは潮汐がロックされた系外惑星で、朝と夕方では大気の状態が異なります。朝は涼しく、夕方は暑くなります。
強力な望遠鏡を使用して系外惑星 (太陽系外の惑星) の大気を測定することは、以前から可能でした。しかし、大気は地球全体で同じであると長い間考えられてきました。
ジャーナル「ネイチャー」に7月15日に掲載されたこの新しい分析は、異常な大気を持つ惑星に焦点を当てており、その独特の「朝」と「夕方」の側面を明らかにしている。この研究は宇宙望遠鏡科学研究所が主導し、分析の一部はインペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者が行った。
WASP-39bと名付けられたこの巨大惑星は、木星よりも半径が大きいが、土星と同様の質量を持ち、地球から約700光年離れた恒星を周回している。また、恒星に非常に近いため、その日の最大表面温度は 1000°C (1800°F) を超えます。これは、「毎日」 1 回の自転を完了するのに、1 回の公転を完了するのにかかる時間が同じであることを意味します。
これは、「潮汐が固定されている」ことも意味します。月の同じ側が常に地球に面しているのと同じように、惑星の同じ側が常に星に面しています。これにより、地球の一定の「昼」側と一定の「夜」側が作成されますが、重要なことに、その間には「朝」と「夕方」の側もあります。
インペリアル・カレッジ・ロンドン物理学科のジェームズ・カーク博士は、「太陽系にはそのような惑星は存在しないが、WASP-39bのように、遠方の恒星を周回する惑星の多くは比較的近くにあり、軌道が短い。今回、これらの惑星に関する理論を検証し、初めて広範囲の波長にわたって系外惑星の夕暮れや黄昏の様子を直接測定することができた」と述べた。
宇宙望遠鏡科学研究所の系外惑星研究者であり、この研究の筆頭著者であるネストル・エスピノーザ氏は、「この分析は、これまで入手できなかった惑星に関する三次元情報が得られるという点でも特に興味深い。なぜなら、夜になると端が暖かくなることがわかり、つまり少しふわふわしていることがわかるからである。つまり、理論的には、惑星の夜側の端近くに小さな膨張があるということになる。」とコメントした。
科学者は、惑星が恒星の前を通過するときに受ける光を測定することで、系外惑星の大気に関する情報を発見します。このプロセスでは、星の光が惑星の大気を通して濾過されるにつれて変化します。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載された機器は、大気中のさまざまな分子を明らかにする特定の痕跡を用いて、これらの変化を検出できます。
ただし、この手法は、大気が地球の表面全体でほぼ同じであることを前提としています。
WASP-39b では、常に星に面している昼側が夜側よりもはるかに暑いです。惑星の自転の仕組みにより、この大きな温度差により、赤道では一方向に進む強風が発生すると考えられています。これが「朝風」と「夕風」になります。 「朝風」は昼側に吹く涼しい夜風、「夕風」は夜側に吹く昼間の暑い風です。データによれば、夜間の気温はかなり高く、灼熱の 800°C (1500°F) に達しますが、朝の気温は 600°C (1100°F) と比較的低いことがわかります。
雲の形成は気温に関係しているため、研究チームは朝と夕方で雲の数が異なると予想した。彼らは、JWST データを分析するいくつかの方法を使用してこれをテストしたところ、予想通り、夕方よりも朝の方が雲が多いことがわかりました。
カーク博士は、惑星が星の表面を通過し始めて終わるときに受ける光だけに焦点を当てる分析技術の 1 つを開発しました。この時点では惑星の端だけが星の円盤に「接触」しているため、星の光はそれぞれ大気の朝側または夕方側だけを通過します。この分析結果は、米国とヨーロッパの研究者を含むチームの他のメンバーが行った他の分析とよく一致しています。
チームは現在、分析を拡張して、JWST 上のより多くの機器からのデータを含めたいと考えています。この望遠鏡には、可視光から赤外線までのさまざまな波長の光を分析する機器が搭載されており、WASP-39b の大気の違いについての詳細が明らかになります。
カーク博士は、「JWST でこの方法の実現可能性と、JWST の非常に高い精度を実証したことで、これまで私たちがほとんど反応していなかった系外惑星の大気循環を理解し、測定する新しい方法が開かれました。」と述べました。
/ScitechDaily から編集