ウェッブ宇宙望遠鏡が系外惑星K2-18bの主要分子を検出

このアーティストのコンセプトは、科学データに基づいて系外惑星 K2-18 b がどのように見えるかを示しています。 K2-18 b は地球の質量の 8.6 倍の系外惑星で、ハビタブルゾーン内の冷たい矮星 K2-18 の周りを周回しており、地球から 120 光年離れています。 NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によるK2-18bの新たな調査により、メタンや二酸化炭素などの炭素含有分子の存在が明らかになった。 メタンと二酸化炭素が豊富に存在し、アンモニアが欠如していることは、K2-18 b の水素が豊富な雰囲気下に水の海が存在する可能性があるという仮説を裏付けています。 画像クレジット: NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted (STScI)、Niko Madhusudan (IoA)

データは、液体の海洋表面がある可能性のある系外惑星を示唆しています

ハビタブルゾーンの大気中で炭素含有分子が検出された 系外惑星 K2-18 b のデータを使用した国際天文学者チームによる NASAさんの ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡。 これらの結果は、水素が豊富な大気の下で表面が海で覆われている可能性のある系外惑星の存在と一致しています。 この発見は、私たちの太陽系の他の惑星とは異なる魅力的な惑星を垣間見ることができ、宇宙の他の場所に潜在的に居住可能な世界についての興味深い見通しをもたらします。

ウェッブ社の NIRISS (近赤外イメージャおよび非スリット分光器) 機器と NIRSpec (近赤外分光計) で得られた K2-18 b のスペクトルは、系外惑星の大気中に豊富なメタンと二酸化炭素が存在することを示しています。 . 系外惑星発見の可能性。 硫化ジメチル（DMS）と呼ばれる分子。 メタン、二酸化炭素、アンモニア欠乏の検出は、K2-18 b の水素が豊富な雰囲気下に水の海が存在する可能性があるという仮説を裏付けています。 K2-18 b は地球の 8.6 倍の質量で、ハビタブルゾーン内の冷たい矮星 K2-18 を周回しており、地球から 120 光年の距離にあります。 画像クレジット: NASA、ESA、カナダ宇宙機関、Ralph Crawford (STScI)、Joseph Olmstead (STScI)、Niko Madhusudan (IoA)

ウェッブ氏、K2-18bの大気中にメタンと二酸化炭素を検出

NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による地球質量の8.6倍の系外惑星K2-18 bの新たな調査により、メタンや二酸化炭素などの炭素含有分子の存在が明らかになった。 ウェッブ氏の発見は、K2-18 b が水素に富む大気と水の海で覆われた表面を持つ可能性のある系外惑星である可能性を示唆する最近の研究に加わるものである。

ハビタブルゾーンにおけるこの惑星の大気の性質についての最初の洞察は、NASA のハッブル宇宙望遠鏡の観測によってもたらされ、それ以来、このシステムに対する私たちの理解を変えるさらなる研究を促しました。

K2-18 b は、ハビタブルゾーン内の冷矮星 K2-18 を周回しており、地球から 120 光年のしし座に位置しています。 K2-18 b などの系外惑星は、地球から… ネプチューンそれは私たちの太陽系のものとは異なります。 近隣に同等の惑星が存在しないということは、これらの「海王星以下の惑星」が十分に理解されていないことを意味しており、その大気の性質は天文学者の間で活発な議論の対象となっている。

太陽系外生命への影響

一部の天文学者は、これらの世界が系外惑星での生命の証拠を探すのに有望な環境であると信じているため、海王星亜惑星 K2-18 b が系外惑星である可能性があるという示唆は興味深い。

ケンブリッジ大学の天文学者で、この発見を発表した論文の筆頭著者であるニコ・マドゥスダン氏は、「私たちの発見は、他の場所で生命を探す際に、多様な居住可能な環境を考慮することの重要性を強調しています」と説明した。 「伝統的に、系外惑星での生命の探索は主に小さな岩石惑星に焦点を当ててきましたが、大気観測にはより大きなヘシアン世界の方が適しています。」

メタンと二酸化炭素が豊富に存在し、アンモニアが欠如していることは、K2-18 b の水素が豊富な雰囲気下に水の海が存在する可能性があるという仮説を裏付けています。 これらの最初のウェッブ観察は、硫化ジメチル (DMS) と呼ばれる分子の発見の可能性ももたらしました。 地球上では、これは生命によってのみ生成されます。 地球の大気中の DMS の大部分は、海洋環境の植物プランクトンによって放出されます。

DMS の結論は堅牢性が低く、さらなる検証が必要です。

「今後のウェッブ観測により、DMSがK2-18 bの大気中にかなりのレベルで実際に存在するかどうかを確認できるはずです」とマドゥスダン氏は説明した。

系外惑星の大気の特徴づけ

K2-18 b はハビタブルゾーンに位置し、炭素を含む分子を収容していることが現在知られていますが、これは必ずしもこの惑星が生命を維持できることを意味するものではありません。 この惑星の大きなサイズ（半径は地球の 2.6 倍）は、惑星の内部には海王星のような高圧の氷の大きなマントルが含まれている可能性が高いことを意味しますが、より薄く水素に富んだ大気と海洋表面があります。 ヘシアン世界には水の海が含まれることが予想されます。 しかし、海が暑すぎて人が住めなかったり、液体になったりする可能性もあります。

「このタイプの惑星は私たちの太陽系には存在しませんが、亜海王星惑星は銀河系でこれまで知られている最も一般的なタイプの惑星です」とカーディフ大学のチームメンバー、サブハジット・サーカー氏は説明した。 「私たちはこれまで海王星の居住可能サブゾーンの最も詳細なスペクトルを取得し、これにより大気中の分子を特定することができました。」

K2-18 b のような系外惑星の大気の特徴付け、つまりガスや物理的状態の決定は、天文学において非常に活発な分野です。 しかし、これらの惑星は文字通り、より大きな恒星の輝きに勝っており、系外惑星の大気を探査することが特に困難になっています。

研究チームは、K2-18 b の親星が系外惑星の大気を通過する際に発する光を分析することで、この課題を回避した。 K2-18 b は通過中の系外惑星であり、主星の表面を通過するときに明るさの低下を検出できることを意味します。 このようにして、この系外惑星は 2015 年に NASA の K2 ミッションによって初めて発見されました。 これは、通過中に、星の光のごく一部がウェッブのような望遠鏡に到達する前に系外惑星の大気を通過することを意味します。 星の光が系外惑星の大気を通過すると、天文学者がそれらをつなぎ合わせて系外惑星の大気中のガスを特定できる痕跡が残ります。

ジェームス・ウェッブの能力と今後の研究

「この結果は、ウェッブの拡張された波長範囲と前例のない感度によってのみ可能となり、わずか 2 回の通過でスペクトル特徴の堅牢な検出が可能になりました」とマドゥスダン氏は述べています。 「比較のために言うと、ウェッブによる 1 回の通過観測は、数年間にわたって比較的狭い波長範囲で行われた 8 回のハッブル観測に匹敵する解像度を提供しました。」

「これらの結果は、K2-18 b のたった 2 回の観察の結果であり、さらに多くの観察が進行中です」とケンブリッジ大学のチームメンバー Savvas Constantinou は説明しました。 「これは、ここでの私たちの研究が、ウェッブがハビタブルゾーンの系外惑星で観察するかもしれないことの初期の実証にすぎないことを意味します。」

チームの調査結果は、『The』誌に掲載するために受理されました。 天体物理学ジャーナルレター。

研究チームは現在、望遠鏡のMIRI（中赤外計器）分光計を使用して追跡調査を実施する予定で、これによって研究結果がさらに検証され、K2-18 bの環境条件について新たな洞察が得られることを期待している。

「私たちの最終目標は、居住可能な系外惑星上の生命体を特定することであり、それは宇宙における私たちの位置についての私たちの理解を変えることになるでしょう」とマドゥスダン氏は結論づけた。 「私たちの発見は、この取り組みにおいてヘッセの世界をより深く理解するための有望な一歩となります。」

NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界有数の宇宙科学天文台です。 彼は太陽系の謎を解き明かし、他の星の周りの遠い世界を超えて、私たちの宇宙とその中での私たちの位置の神秘的な構造と起源を探求します。 WEB は、NASA とそのパートナーである欧州宇宙機関 (ESA) が主導する国際プログラムです。欧州宇宙機関）とカナダ宇宙庁。