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天文学概論6
- 1. 天文学概論（第６回） 系外惑星 1 ∼異形の惑星たち∼ 東京工業大学 佐々木貴教
- 2. 連絡先 ❖ Sasaki Takanori Online：http://sasakitakanori.com 佐々木貴教 で検索してもすぐ見つかります 講義資料や参考図書の情報などを掲載します ❖ メール：takanori@geo.titech.ac.jp 本講義全体の代表メールアドレス 講義の感想, 質問, 要望, 相談 惑星科学全般についての質問 研究や研究者についての質問
- 3. 系外惑星 1 ∼異形の惑星たち∼ ・太陽系外惑星の発見 ・系外惑星の観測手法（直接＆間接） ・有名な系外惑星の紹介 次回：系外惑星 ２ ∼汎惑星形成論∼ ・太陽系形成論から汎惑星形成論へ ・系外惑星の多様性の説明 ・生命を宿す惑星の発見へ向けて
- 4. 太陽系外惑星の発見
- 5. 太陽系外惑星が見つからない 1940∼60年代： 白鳥座61番星のまわりに惑星発見？ → 間違い バーナード星のまわりに2つの惑星発見？ → 間違い 1989年： アメリカの観測チーム「惑星は検出できなかった」 1993年： ニュージーランドの観測チーム「惑星は検出できなかった」 1995年2月：論文「太陽系は特殊で奇跡的な惑星系である」 1995年8月：論文「太陽系以外に惑星は存在せず」
- 6. ところが・・・ 1995年10月 Mayor & Queloz (スイスの観測チーム) 人類初の系外惑星検出！ ペガサス座51番星の周りに Hot Jupiter が存在！
- 7. 太陽系外惑星が続々と見つかる 2009年11月4日現在 すでに400個を超える！
- 8. 異形の惑星たち（１） 内側の軌道に 木星を超える巨大惑星 木星 地球
- 9. Hot Jupiter 灼熱の惑星 中心星の熱で高温になり 大気が膨張・流出している
- 10. 異形の惑星たち（２） 軌道離心率が高い惑星が多い （楕円軌道を描く惑星が多い） 木星 地球
- 11. Eccentric Planet 楕円軌道 極暑・極寒を繰り返す
- 12. 異形の惑星たち（３） Super Earth 惑星質量が地球の 数倍∼10倍 程度の地球型惑星 地球
- 13. 系外惑星の観測手法
- 14. 直接撮像 惑星と中心星の光を分離し、惑星を直接撮像する コロナグラフ：中心星の部分だけを隠す 補償光学 (AO)：大気による画像の揺らぎを補正 コロナグラフなし コロナグラフあり は約100億倍にも達する。中間赤外より 長波長では惑星自体の熱放射のため両者 の明るさの比は多少緩和されるが、それ ム層 でも約1000万倍となる。 地上観測の最大の障壁は地球大気の揺 らぎが起こすかげろうである。現在、すば る望遠鏡などの口径8∼10m級の地上大 望遠鏡では、大気揺らぎを時々刻々と補 ザー 正する補償光学や、明るい恒星を隠すコ コロナグラフ ロナグラフなどを用いて、 補償光学 年齢の若い巨大
- 15. 直接撮像成功！ HR 8799 フォーマルハウト
- 17. アストロメトリ法成功！ 2009年5月 恒星 VB 10 の周りに 恒星と同サイズの惑星検出 現在までで唯一の検出例 恒星 VB 10： 太陽質量の12分の1 惑星 VB 10b： 木星質量の6倍
- 18. 間接法２：視線速度法 恒星が観測者に近づいたり 遠ざかったりする → ドップラー効果によって 星の色が周期的に変化 → 恒星の速度の変化を観測 惑星質量の下限値のみが決定 中心星に近く質量の大きい惑星 ほど発見しやすい（選択効果）
- 19. 1995年 初めての系外惑星発見！ 1995年！ 51 Pegasi b 46 この後最も多くの系外惑星が 本手法で発見されている
- 20. 間接法３：トランジット法 惑星が恒星の前を通過する際に明るさが変化する → 周期的な明るさの変化（恒星食）を観測 惑星の正確な質量が求まる ＆ 大気成分が検出可能 惑星が恒星のちょうど前面を通過する確率は低い
- 21. Secondary Eclipse 惑星が恒星の後ろを通過する際に明るさが変化する → 分光観測により惑星の特徴を観測 わかること 惑星の大気成分 惑星の昼側の温度 惑星の温度分布 惑星の熱輸送効率 惑星の軌道離心率
- 23. 間接法４：重力レンズ法 天体の周りでは空間が歪み、光の経路が曲がる → ある恒星の前を別の恒星（惑星）が横切ると 背後の恒星の光が増光される → 惑星による背後の恒星の光の増光を観測 軌道半径1 3AUにある 小さな惑星が検出可能 検出確率は低い 観測は１回きり
- 25. 間接法の種類と特徴のまとめ 名称 方法 特徴 アストロメトリ法 恒星の位置のずれ 地上からは難しい 視線速度法 これまでで最も 恒星の動きの速さ （ドップラー法） 多数の惑星を発見 惑星による 軌道半径が トランジット法 恒星の食 小さいことが必要 惑星重力による 検出確率小、 重力レンズ法 空間の歪み 軌道半径1~3AU
- 27. 有名な系外惑星の紹介
- 28. 51 Pegasi b 1995年10月 人類史上初の系外惑星発見 発見者： M. Mayor & D. Queloz 軌道長半径＝0.052AU 公転周期＝4.23077日 地球からの距離＝約50光年 典型的な Hot Jupiter
- 31. Gliese 581b, c, d, e Habitable Zone b：17M地球 c：5M地球 d：8M地球 e：2M地球 Gliese 581d 上では 水が液体で存在できるかも！
- 32. COROT-7b 2009年9月に確認 初めての系外地球型惑星 （初めての Super Earth） COROT-7b 直径：1.7R地球 質量：4.8M地球 最も小さな系外惑星 表面温度は約1000℃と 高く生命は期待できない
- 33. HD 149026b すばる望遠鏡を用いて 佐藤文衛らによって発見 巨大な中心核を持つガス惑星 木星 （地球の67倍の質量） 標準的な惑星形成論では 地球の10倍以上の質量の 核を持つことは難しい 表面温度は約2300℃と 過去の観測で最も高温
- 34. その他 Coku Tau/4 SWEEPS-10 最も若い惑星系（約100万年） 公転周期わずか10時間 OGLE-2005-BLG-390Lb 中心星から遠いところを回り 表面温度はマイナス220℃
- 35. 参考図書
- 36. 連絡先 ❖ Sasaki Takanori Online：http://sasakitakanori.com トップページに講義資料へのリンクを載せておきます 参考図書の紹介とアマゾンへのリンクも載せておきます ❖ メール：takanori@geo.titech.ac.jp 本講義全体の代表メールアドレス 講義の感想, 質問, 要望, 相談 惑星科学全般についての質問 研究や研究者についての質問