奇妙なスーパー

Aug 12, 2023

水素化クロムという分子は通常恒星の中に存在しますが、これまでに観測された中で最も軽い系外惑星の一つである熱い木星WASP-31bの大気中で発見されました。

天文学者らは、通常、系外惑星の大気中の恒星に関連付けられている珍しい温度感受性分子を初めて発見した。

「温度計の分子」水素化クロムは、華氏 1,700 度から華氏 3,140 度 (摂氏 926 度から 1,730 度) の狭い温度範囲に豊富に存在します。 この惑星は、地球から約 1,250 光年離れた F 型恒星の周りを周回する「ホット ジュピター」系外惑星 WASP-17b の大気中で発見されました。

このような金属水素化物（水素と結合して新しい化合物を形成する金属）が地球外惑星の大気中で発見されれば、科学者は太陽系外の世界の温度を新しい方法で測定できるようになるかもしれない。

「水素化クロム分子は温度に非常に敏感です」と、研究主著者でニューヨークのコーネル大学研究員であるローラ・フラッグ氏は声明で述べた。 「高温ではクロムだけが見られます。そして低温ではクロムは他のものに変化します。つまり、水素化クロムが大量に見られる特定の温度範囲だけが存在します。」

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2010 年に発見された WASP-17b は、研究チームがその大気中に水素化クロムを発見する前から、かなり異常で極端な系外惑星であることがすでに知られていました。 ホットジュピターは、親星からわずか 430 万マイル (690 万キロメートル) の距離に位置しており、非常に近いため、わずか 3.4 地球日で軌道を一周します。

WASP-17と呼ばれる主星へのこの接近により、熱い木星では約華氏2,060度（摂氏1,130度）という極端な温度が引き起こされていることが、フラッグ氏とそのチームによって確認された。 その温度は、水素化クロム分子をホストするのにちょうどよい温度です。

WASP-17b の極端な温度は、別の結果をもたらします。それは、ガス巨人の大気を「膨張」させることです。これは、質量が木星の半分以下であるにもかかわらず、Wasp-17b の幅が私たちの惑星の 1.5 倍以上であることを意味します。太陽系最大の惑星。 これにより、Wasp-17b の密度は木星の約 13%、つまり 1 立方センチメートルあたり約 0.17 グラムになります。

比較すると、マシュマロの密度は 1 立方センチメートルあたり 0.21 グラムです。 したがって、これまでに発見された中で最も軽い系外惑星の 1 つである WASP-17b は、実際にはマシュマロよりも密度が低いということになります。

天文学者チームは、高分解能分光法を使用しながら、WASP-17bの大気中に水素化クロムを発見した。 元素や化合物は特定の波長の光を吸収し、星から来る光のスペクトルにその特徴的な痕跡を残します。これは分光法で評価できます。

フラッグ氏らは、周回惑星がそのそばにあるときに恒星から発せられる光のスペクトルと、惑星が恒星の表面を通過するとき、つまり横切るときに恒星から発せられる光のスペクトルを比較した。 この 2 番目のケースでは、星からの光は通過中の惑星の大気中を通過する必要があるため、研究チームは、星だけから収集された光のスペクトルには存在しなかった指紋を見つけることができます。 これにより、チームはどの元素や化合物が地球の大気中に存在するのかがわかります。

「スペクトル分解能が高いということは、非常に正確な波長情報が得られることを意味します」とフラッグ氏は語った。 「私たちは何千もの異なるラインを取得できます。さまざまな統計的手法を使用してそれらを結合し、テンプレート (スペクトルがどのように見えるかについてのおおよそのアイデア) を使用し、それをデータと比較し、照合します。それがよく一致する場合は、信号があります。

「私たちはさまざまなテンプレートをすべて試しましたが、この場合、水素化クロムのテンプレートがシグナルを生成しました。」

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