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Jun 12, 2023

天文学者は、惑星が1,200ケルビンから2,000ケルビンの間にあるときにのみ現れる「温度計分子」を発見

The Astrophysical Journal Letters に掲載された最近の研究では、水素化クロム (CrH) として知られる希少合金分子と、それが系外惑星 (この場合は WASP-31 b) で初めて確認されたものを調べています。

The Astrophysical Journal Letters に掲載された最近の研究では、水素化クロム (CrH) として知られる希少合金分子と、それが系外惑星 (この場合は WASP-31 b) で初めて確認されたものを調べています。 伝統的に、CrH は 1,200 ～ 2,000 ケルビン (摂氏 926.85 ～ 1,726.85 度/華氏 1700 ～ 3,140 度) の間でのみ大量に存在し、冷たい星や褐色矮星の温度を確認するために使用されてきました。 したがって、天文学部のローラ・フラッグ博士やコーネル大学カール・セーガン研究所のような天文学者は、CrH を「星の温度計」と呼んでいます。

この研究のため、研究者らは、WASP-31 bが大気中にCrHを保有していることを確認するために、2022年3月のデータと2017年のアーカイブデータを組み合わせてWASP-31 bの透過スペクトルを分析した。 2017 年のデータがこの現在の研究に含まれている理由は、当初は金属水素化物の識別に使用されていなかったためです。

「この論文のデータの一部は、データセットの端にある古いデータでした。 あなたはそれを探すことはなかったでしょう」と研究の筆頭著者であるフラッグ博士は言いました。

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私たち自身の太陽系内での文脈では、CrH は太陽の黒点内でのみ確認されており、フラッグ博士は太陽が熱すぎる (表面温度約 6,000 ケルビン (摂氏 5,726.85 度)) こと、およびその中に残っているすべての物体が存在すると指摘しています。太陽系は 1,200 ケルビン以下です。

WASP プロジェクトによる通過測光を使用して 2010 年に発見された WASP-31 b は、地球から約 1,252 光年の距離にあり、半径は木星の 1.5 倍強、質量も木星の半分弱です。 F5V 主系列星の周りの公転周期は 3.4 日であり、WASP-31 ba は「ホットジュピター」となります。 文脈のために、私たちの太陽はG型主系列星として指定されており、F型主系列星はわずかに大きく、わずかに高い表面温度（約6,300ケルビン）を示します。 WASP-31 b は、親星が太陽よりも熱いにもかかわらず、同じくらい冷たいということは、この発見をさらに興味深いものにしています。

フラッグ博士は、高解像度分光法を使用して系外惑星の大気を特定して研究することを専門としているほか、若い星を周回する系外惑星の形成と進化も研究しています。 分光法では、光を使用して、電磁スペクトル内の色に基づいてどの元素が存在するかを判断します。 天文学の場合、これは分光法を使用して、太陽系外惑星を通過する親星の光を測定することによって太陽系外惑星の大気を研究することを意味します。 WASP-31 b の場合、分光法を使用して親星からの光を測定し、WASP-31 b の大気中の CrH を特定しました。

「高いスペクトル分解能は、非常に正確な波長情報を持っていることを意味します」とフラッグ博士は言いました。 「何千もの異なる行を取得できます。 さまざまな統計手法を使用し、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であるテンプレートを使用してそれらを結合し、それをデータと比較し、一致させます。 うまく一致すれば、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、この場合は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。」 フラッグ博士は、CrH は希少であるため、たとえ現在の温度であっても、それを識別するには高感度の機器や望遠鏡が必要であると指摘しています。

研究チームは、これが系外惑星上で確認された最初のCrHの検出であると述べているが、この研究はWASP-31 bの大気中にCrHの最初の証拠を報告した2021年の研究に基づいているが、それらの研究者らはそれを確認されたと呼ぶまでには至らなかった。当時のデータに基づいて発見されました。

今回のCrHの新たな確認により、研究チームは、系外惑星大気の研究に高解像度観測を利用する道が開かれる可能性があると指摘し、WASP-31 bがCrHの存在が確認される最後の系外惑星ではないとまで述べている。