超高温の惑星には何があるのか

・KELT-9bは、気温が4,000°Cを超える最も暑い太陽系外惑星です。

・この惑星で見つかったほとんどの分子は原子の形で存在しています。

・研究者はスペクトログラフを使用して、大気中の鉄とチタンの蒸気を検出しました。

太陽系外惑星（太陽系の外にある惑星）は、ホスト星を中心に回転します。 それらは、軌道を回る星の明るいまぶしさによって遮られているため、望遠鏡で直接見ることは非常に困難です。

そのような太陽系外惑星の1つは、はくちょう座内でKELT-9星（またはHD 195689）を周回するKELT-9bです。 この星は地球から650光年離れた場所にあり、太陽のほぼ2倍の温度です（10,000°C以上）。

この太陽系外惑星は、ホスト星のすぐ近くで回転します。太陽から地球までの距離のほぼ30倍です。 36時間で1回転を完了し、4,000°C以上に加熱されます。これにより、多くのK型星やM型星よりも高温になります。

現在、その惑星がどのように見えるか、そしてそのような極端な環境下で物事がどのように進化するかはわかりません。 この謎を解くために、ベルン大学とジュネーブ大学の研究者は、KELT-9b大気に関する理論的研究を実施しました。

シミュレーションでは、この惑星で見つかった大量の分子が原子の形で存在することがわかりました。 それは、粒子を非常に速い速度で衝突させ、それらの結合を破壊する惑星の超高温が原因です。

大気中の化学成分

研究者は惑星を正確に観測するために、光を周波数スペクトルに分割し、カメラを通して信号をキャプチャするスペクトログラフを使用しました。 KELT-9星の前で回転しているときにKELT-9bを観測しました。

アーティストのKELT-9bとそのホストスターKELT-9のコンセプト

通過中、星から太陽系外惑星の大気を通過する光のごく一部を捉えることができます。 このフィルタリングされた光を調べることで、大気の化学組成を明らかにすることができます。

研究者は、Telescopio Nazionale Galileoに設置された北半球のHARPSスペクトログラフを使用して、このフィルター処理された光を分析しました。 これは、通過測光とドップラー分光法を利用して太陽系外惑星の質量とサイズを決定する3.58メートルの望遠鏡です。

研究者チームは、太陽系外惑星のスペクトルに鉄蒸気が存在することを示す強い信号を発見しました。 また、蒸気の中にチタンの兆候を検出しました。

この研究は、新しい種類の超高温の木星のような惑星の大気特性を明らかにします。 研究者たちは、太陽系外惑星が過酷な条件にあるので、すでに蒸発しているものがいくつかあるとしていますが、KELT-9bは完全な蒸発に耐えるのに十分な大きさです。 しかし、強い恒星放射はその大気特性に強く影響します。

これは、強い恒星放射の下で大気がどのように進化するかを研究するためのユニークな太陽系外惑星です。 観測した結果、KELT-9bの極端な温度により、大気中に存在するチタンや鉄を含む分子を含むほとんどの分子が分解されることが確認されました。

一方、より低温の大規模な太陽系外惑星では、これらの分子は通常、塵の粒子またはガス状酸化物の形で隠されているため、それらを検出することは非常に困難です。

次の展開は?

KELT-9bでの鉄とチタンの発見は、将来、近赤外波長の一酸化炭素中の水を探索するために役立ちます。 このような高温では、一酸化炭素が豊富に存在すると予想されます。 水を検出することで、炭素が豊富なシナリオと炭素が少ないシナリオを区別できるようになります。

これらの見通しは、KELT-9b太陽系外惑星が、地上望遠鏡と宇宙望遠鏡の両方を使用して太陽外大気化学を研究するための重要な主題であります。