体は小さくてもエネルギーは大きい！ 30センチを超える小型衛星が惑星の秘密を明らかにする

14インチの小型衛星を使って宇宙に蒸発する太陽系外惑星「ホットジュピター」を研究する

キューブサットに搭載された小型紫外線望遠鏡は、ホットジュピターの大気の蒸発を観測している。

この写真は、大気が吹き飛ばされたホットジュピターを示しています。

(画像クレジット: ESA/Alfred Vidal-Madjar (パリ天体物理学研究所、CNRS)/NASA)。

スーツケース大のキューブサットは、7つの「ホットジュピター」の大気が吹き飛ばされる様子を観察しながら、これらの巨大で膨張した惑星の蒸発速度に驚くべき変化があることを発見した。

CUTE（コロラド紫外線通過実験）は2021年9月に打ち上げられ、高度525キロメートル（326マイル）で地球を周回している。巨大な太陽系外惑星の通過を観測するための紫外線CCDカメラを搭載しています。

ホット ジュピターは、木星のような巨大ガス惑星で、時間の経過とともにそれぞれの恒星に非常に近づき、最終的にはわずか数百万キロメートルの距離を周回するようになりました。これらの惑星は恒星に非常に近いため、熱によって大気中のガスが膨張します。大気が熱くなればなるほど、惑星は大きくなります。そして、惑星が大きくなればなるほど、恒星の放射風（太陽の太陽風のような）が大気を吹き飛ばしやすくなります。通常、これらの蒸発する惑星は、大気が吹き飛ばされるにつれて彗星のような尾を示します。

これまでCUTEは7つのホットジュピターを調査し、それらの恒星内の軌道を観測し、鉄、マグネシウム、水酸化物などのガスのプロファイルを検出しました。この検出が可能なのは、物質が惑星から吹き飛ばされる際に、星の光の一部が吸収されるためです。したがって、科学者は吸収パターンを観察することによってこれらの物質の化学的特性を推測することができます。

しかし、7 つの惑星のうちいくつかは蒸発しているようで、他の惑星は恒星からの放射線の爆発を受けて無傷のまま残っている。

「これらの惑星は非常に多様であるようだ」とコロラド大学ボルダー校の主任研究者ケビン・フランス氏は声明で述べた。

CUTEミッションパッチ（画像提供：LASP）

たとえば、CUTE は、てんびん座の 300 光年離れた恒星を通過するホット ジュピター WASP-189b を観測しました。 CUTE は、WASP-189b が毎秒 4 億キログラム (9 億ポンド) という驚異的な速度で大気から物質を失っていることを発見しました。

一方、木星の3倍の質量を持ち、557光年離れた恒星を周回する、MASCARA-4b（MASCARAはMulti-Site All-Sky Cameraの略）と呼ばれる別のホットジュピターでは、検出可能なガス損失は確認されていない。

CUTE システム エンジニアのリック・コーナート氏と大学院生のアリカ・イーガン氏が、打ち上げ前に CUTE 衛星とポーズをとっています (写真提供: LASP)

なぜ一部の惑星は恒星のそよ風に吹かれて、他の惑星は吹かれていないように見えるのか、明確な説明はないが、惑星の重力が大気を保持する強さと恒星の活動が組み合わさって突風の激しさを制御しているのではないかと推測されている。

CUTEは、2027年にミッションが終了するまでにさらに多くのホットジュピターをターゲットにする予定で、そのミッション終了時には、長さ14インチ（35.6センチメートル）の小さなキューブサットが地球の大気圏に再突入して燃え尽きる予定だ。

コロラド大学ボルダー校の学部生と大学院生が中心となって開始されたこのミッションは、ホット・ジュピターに加え、天文学者がより小さな世界についてより深く理解するのに役立つ可能性がある。

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「スーパーアースは、最初は大きくふわふわした大気を持つ海王星サイズの惑星だったが、その後質量が劇的に減少し、岩石の核とおそらく非常に薄い大気だけが残ったという証拠はたくさんある」と報告書は述べている。

著者: キース・クーパー

年度: 33

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