ABCら,超補償光学系で惑星の直接撮像に成功

国立天文台・アストロバイオロジーセンター(ABC)らの国際研究グループは,恒星HIP 99770を周回する巨大なガス惑星の直接撮像に成功した(ニュースリリース)。

これまで5000個を超える太陽系外惑星(系外惑星)が発見されている。しかし,その多くは惑星からの光を直接画像としてとらえる「直接観測」ではなく,惑星の影響を受けている恒星自体を調べる間接的な観測による。

惑星は明るい恒星のすぐ近くを周回する暗い天体のため,直接観測が難しい。これまで,すばる望遠鏡やケック望遠鏡のような巨大望遠鏡によって,恒星から比較的離れた位置にある巨大惑星の直接撮像に成功しているが,惑星と呼べるほど軽く,かつ,恒星に近い天体の数はまだ20例程度しかない。

近年でも,地球の大気揺らぎを極限まで直す超補償光学の登場で恒星と惑星を見分けるための解像度が向上したにも関わらず,直接観測による系外惑星の発見例はあまり増えていなかった。これは,これまでの探査では有望な観測対象を絞りこむ良い手法が無く,多数の天体を観測してやみくもに探していたため。

これに対し,欧州宇宙機関(ESA)が打ち上げた,恒星の天球上での位置を精密に測定することができるガイア(GAIA)衛星と先任のヒッパルコス衛星による精密なアストロメトリ(位置天文学)のデータを利用し,惑星が存在する間接証拠を恒星の位置のふらつき(加速運動)から先に得ておき,有望天体のみを大望遠鏡と超補償光学を用いて直接撮像する手法が可能になった。

今回,研究グループは,すばる望遠鏡に搭載された超補償光学系SCExAO(スケックスエーオー)とこのアストロメトリを組み合わせる手法に基づき,新たな系外惑星HIP 99770 bの発見に成功した。

この惑星は,アストロメトリと連携した直接撮像で発見された最初の惑星。太陽の2倍程度の重さの恒星HIP 99770 Aを,太陽-地球間の距離の17倍離れて周回している。軌道はわずかな楕円形状の可能性があるという。

惑星の質量は木星の質量の約15倍と精密に求められた。通常の直接撮像観測では,惑星の明るさをモデルと比較することによって惑星質量を推定するため,大きな誤差がある。今回は,恒星のふらつきのデータを加味した力学質量と明るさに基づく質量の両方の情報から,わずか1木星質量程度の誤差で質量を精密に求めることができた。

HIP 99770 bは主星からの距離が近く,主星との明るさの差も大きいため,研究グループは,将来の宇宙望遠鏡や大型望遠鏡の高いコントラスト性能を検証する上で,最適な天体となることが期待されるとしている。

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