近くの恒星の周りを周回する固体鉄でできた地球サイズの惑星が発見される：サイエンスアラート

自然の範囲を理解しなければ、自然を理解することはできません。 これは、惑星系外科学と惑星形成の理論で明らかです。 自然界の外れ値や外れ値はモデルに圧力をかけ、科学者がさらに深く調査する動機になります。

グリーゼ 367b （またはタヘイ）は間違いなく変人です。 そのこと 超短周期惑星 (USP)。 わずか 7.7 時間でその星の周りを一周します。

5,000 を超える系外惑星のリストには他にも 200 近くの惑星が含まれているため、この点ではグリーゼ 367 b が特別なものではありません。 しかし、これは別の意味で奇妙です。この惑星は地球の約 2 倍の密度を持つ、超高密度の惑星でもあります。

つまりほぼ純鉄に近いということになります。

「GJ 367 b は、リソスフェアが取り除かれた地球に似た惑星と比較できます。」

Elisa Goffo、筆頭著者、トリノ大学。

天文学者が発見 2021 年の TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) データにおけるタハイ。 天体物理学ジャーナルレター 測定の改善により、異星惑星の質量と半径が改善されます。 この惑星の二人の兄弟も見つけました。

検索は「非常に高密度で非常に短い期間の地下の会社 GJ 367 b: 11.5 日と 34 日に 2 つの追加の低質量惑星を発見。「筆頭著者は、トリノ大学物理学科の博士課程の学生、エリサ・ゴフォです。

TESS は、2021 年にグリーゼ 367 b と呼ばれる赤色矮星からの非常に弱い通過信号を検出しました。 グリス 367。 この信号はTESSの検出能力の範囲内であったため、天文学者はそれが地球と同じように小さいことを認識していました。

2021年の取り組みの一環として、研究者らは欧州南天天文台の高速惑星探索分光計（HARPS）を使用してG 367 bの質量と密度を測定した。

彼らは、この惑星の半径は地球の直径の 72%、質量は地球の質量の 55% であると結論付けました。 これは、それが鉄の惑星である可能性が高く、はるかに大きな惑星の核の残骸である可能性があることを意味します。

現在に話を進めて、ゴッフォと彼女の同僚によって行われた新しい研究を見てみましょう。

彼らはまた、小惑星の測定にもHARPSを使用しました。 今回彼らは、G 367 b の 371 個の HARPS 観測を使用しました。 これらの結果は、惑星が2021年の研究で判明したものよりも密度が高いことを示しており、地球の質量は地球の質量の55％ではなく、この新しい研究では惑星の質量が地球の質量の63％であることが明らかになった。 その半径も地球の半径の 72% から 70% に減少しました。

つまり、G 367 b の密度は地球の密度の 2 倍であるということになります。

地球はどのようにしてこのようになってしまったのでしょうか? 現在のような形で形成されたとは考えられません。 むしろ、リソスフェアが剥ぎ取られた惑星の核である可能性が高い。

「GJ 367 b は、リソスフェアが取り除かれた地球に似た惑星に例えることができます」と筆頭著者のジョボ氏は言う。

「これは、GJ 367 b の形成に重要な意味を持っている可能性があります。私たちは、この惑星が地球と同じように、主に鉄でできた高密度の核を持ち、その周囲をケイ酸塩が豊富なマントルで囲まれた形で形成されたのではないかと考えています。」

この小さな惑星がマントルを失うには、何か異常なことが起こったに違いありません。 「天変地異が地球から岩石のマントルを剥ぎ取り、惑星の密な核がむき出しになった可能性がある」とジョヴォ氏は説明した。 生命の初期にまだ形成中の他の原始惑星との衝突により、惑星の外層が除去された可能性があります。

ジョボ氏によると、もう一つの可能​​性は、この小さなUSPが原始惑星系円盤の異常に鉄が豊富な領域で誕生したということだという。 しかし、これは可能性が低いように思えます。

3 番目の可能性はあり、2021 年に天文学者が G 367 b を発見したときに初めて考慮されました。それは海王星のような巨大ガス惑星の残骸である可能性があります。

これが事実であるためには、惑星は恒星から遠く離れた場所で形成され、その後恒星に移動したに違いありません。 現在、その恒星に非常に近いため、赤色矮星からの強烈な放射線が大気を沸騰させてしまう可能性がある。

G 367 b は、超水星惑星と呼ばれる非常に小さな種類の系外惑星に属します。 その組成は水星と同じですが、水星よりも大きく密度が高くなります。 (まれですが、そのようなシステムが 1 つあります) そのうちの2人。）

水星も G 367 b と同じ運命をたどった可能性があります。 かつてはもっと多くのマントルと地殻があった可能性がありますが、衝突によって取り除かれました。

しかし、超水銀の中でも G 367 b は際立っています。 これは私たちが知っている中で最も強力な USP です。

「質量と半径の正確な推定のおかげで、GJ 367 bの組成と考えられる内部構造を調査し、質量分率0.91の鉄心を持っていると予測されることが判明した」と新しい論文は述べている。

このシステムで何が起こったのでしょうか? 惑星 G 367 b は、どのようにしてその星に非常に近いこの状態に陥ったのでしょうか?

研究者らは、この系で他の 2 つの惑星、G 367 c と d も発見しました。 天文学者らは、USP 惑星はほぼ常に複数の惑星を含む系で見つかると考えており、今回の新しい研究はそれを裏付けるものとなった。 これらの惑星は恒星を通過しないため、TESS は検出できませんでした。 研究チームはHARPSの観察でそれらを発見し、その存在が考えられる形成シナリオを制限している。

「HARPS分光計を使用した広範な観測のおかげで、公転周期11.5日と34日の低質量惑星がさらに2つ存在することを発見しました。これにより、このような高密度の惑星の形成につながる可能性のあるシナリオの数が減りました。 」と共著者であるトリノ大学教授のダヴィデ・ガンドルフィ氏は述べた。

伴惑星も恒星に近い軌道を周回しますが、質量は小さくなります。 これは、それらのいずれかが鉄が豊富な環境で形成されたという考えに圧力をかけますが、排除するものではありません。

「GJ 367 bは鉄が豊富な環境で形成された可能性があるが、巨大惑星衝突などの暴力的な出来事を含む形成シナリオを排除するわけではない」とガンドルフィ氏はプレスリリースで述べた。

論文の結論として、チームは考えられる編成シナリオをもう少し深く掘り下げています。

形成シナリオでは、グリーゼ 367 の周りの原始惑星系円盤には鉄が豊富な領域が含まれていたはずです。 しかし、天文学者たちは、この種の鉄が豊富な領域が存在するかどうかを知りません。

「考えられる経路には、原始惑星系円盤で見られると一般に考えられているよりもかなり多くの鉄に富む物質の形成が含まれる可能性がある。ただし、このように相対的に鉄含有量が多い円盤が、特に内縁付近（ほとんどの物質が存在する場所）にあるのかどうかは明らかではないが、から入手）存在します」と彼らは書いています。

実は別個に 2020年の研究 惑星形成に関する彼らの研究は「水星の形成に必要な鉄の極度の濃縮を再現できなかった」と彼は言う。 円盤モデルが鉄が豊富な水星がどのように形成されたかを説明できない場合、G 367 b がどのように形成されたかを説明することはできません。

むしろ、惑星は形成されたときとは異なっていた可能性があり、その後、時間の経過とともに現在の形になったと考えられます。

衝突剥離とは、惑星の外側の物質が 1 回以上の衝突によって除去されることです。 外側の物質は内側の物質よりも密度が低いため、 特徴的な惑星、衝突を繰り返すと、より軽い物質が除去され、G 367 b のかさ密度が増加した可能性があります。

しかし、それには少なくとも1つの問題がある。「我々がGJ 367 bのかさ密度を測定したところ、もしそれが進行中の唯一のプロセスであれば、衝突剥離は地球から非鉄物質を除去するのに著しく効果的であるはずであることを示唆している。」 彼は書く。 非常に効果的ですが、不可能ではありません。

つまり、この惑星は鉄が豊富な環境で形成されたという可能性、惑星がより大きくなり衝突によって外層が失われたという可能性、あるいはこの惑星が地球のすぐ近くに移動した巨大ガス巨人の残りの核であるという可能性が考えられます。 その星はガス状の外皮を剥ぎ取られています。

一つに決める必要はないかもしれません。

「もちろん、上で議論したすべてのプロセスが、GJ 367 bとして知られるほぼ純粋な鉄球の形成に寄与した可能性がある」と著者らは書いている。

私たちが今持っているのは可能性だけです。 このシステムはパズルのようなもので、それを解くのは天文学者次第です。 その異常な特性により外れ値となり、科学者は外れ値を好みます。なぜなら、それがより深く掘り下げる動機になるからです。 現在の理論でこれらの奇妙なことを説明できない場合は、理論を改善する必要があります。

「このような非常に高密度のUSPサブアースをホストするこのユニークな多惑星系は、USPシステムの形成と移動シナリオをさらに調査するための例外的な対象である」と研究者らは結論付けた。

この記事は最初に公開されました 今日の宇宙。 読む 原著。