- LHS 1903 系は、これまでに例のない、岩石惑星、ガス惑星、ガス惑星、岩石惑星の配列を示しています。
- TESS、CHEOPS、地上望遠鏡からのデータは、ガスの乏しい環境で内側から外側への連続的な形成を示している。
- 外側の惑星 LHS 1903 e は、古典的なモデルではガス巨星であると予測されていた、高密度の岩石の超地球です。
- ヨーロッパとスペインの強力な協力によるこの発見は、赤色矮星の周りの惑星形成理論の見直しを迫るものとなった。
空に浮かぶ小さな光点。 LHS 1903、になりました 現代天文学にとって最も複雑な惑星系の一つこの冷たい赤色矮星の周囲には、通常の筋書きとは程遠い世界が並んで回転している。 文字通り「逆さま」に取り付けられているように見えます。 既知のシステムのほとんどで観察されるものと比較して。
宇宙ミッションの観測結果を組み合わせると、 それ そして ポット、および大型地上望遠鏡のデータ（施設を含む） カナリア諸島とスペインの研究センター 前例のないパターンを確認した: 恒星に付随する岩石惑星、その下にはガスに富む巨星 2 つ、そしてその周辺には固体の超地球型惑星がもう 1 つあり、古典的なモデルによれば、そこにガス巨星が存在するはずである。
古典的なパターンを破る「逆さまの」惑星系
私たちの宇宙近隣地域では、パターンは明らかであるように思われます。 水星、金星、地球、火星は岩石です。 内側の軌道を占有し、 木星、土星、天王星、海王星はガス惑星です。 冷たい外縁部に位置する。この順序（まず岩石、次にガス）は、数千もの太陽系外惑星の観測に基づいて、事実上普遍的であると考えられていた。
しかし、LHS 1903年頃になると、その秩序は崩れます。詳細な研究では、 XNUMXつの惑星 岩石-ガス-ガス-岩石の順序で配置されています。最も近い惑星であるLHS 1903 bは地球よりわずかに大きいだけで、 半径は地球の半径の約1,3～1,4倍で高密度明らかにコンパクトな岩石の世界と一致しています。
次の2つは、LHS 1903 cydとラベルされており、半径は約 地球の2倍と2,5倍 そして、密度ははるかに低く、これは ミニ海王星または小型ガス巨星 水素とヘリウムの封入体を備えた宇宙船。今のところ、この映画に大きな驚きはない。
このねじれは、系最外縁部に位置する第4の構成要素であるLHS 1903 eによってもたらされます。標準理論では、この惑星にはガスに富む惑星、あるいは少なくとも相当量の大気を持つ海王星下惑星が存在すると予測されていました。しかし、測定結果から、その半径は 地球の1,7倍の大きさで、質量は地球の約5～6倍これは私たちの惑星の密度と非常に似ていることを意味します。 巨大ガス惑星が「接触」する岩石質の超地球.
LHS 1903 がなぜそれほど奇妙なのか、そしてそれがなぜ重要なのか?
主星であるLHS 1903は 小さく、冷たく、暗い赤色矮星太陽とは全く異なる。それは、銀河系と呼ばれる厚い円盤の中に、100光年以上離れたところにあると推定されている。 古代の星々が住む地域地球からは、肉眼では他の赤色矮星と区別がつかないかすかな点として見えます。
一見控えめなシステムであるにもかかわらず、このシステムは多くの研究者に立ち止まり、アイデアの修正を迫ってきた。その基本ルールは、 星の近くでは耐熱性の物質だけが生き残る一方、いわゆる「雪線」を超えると、低温により氷やガスが蓄積され、木星や土星のような巨星が形成されます。
この説明枠組みは、 太陽系と太陽系外惑星の大部分 これまで研究されてきた。だからこそ、2つのガスに富む惑星の外側に位置する巨大な岩石惑星の発見は、あらゆる理論上の警鐘を鳴らしたのだ。 標準パターンはLHS 1903に見られるものを説明するには不十分である。.
ジャーナルに署名したチームが指摘するように 科学この赤色矮星で観測されたものは、自然が惑星系を組織化できることを示唆している。 これまで考えられていたよりもはるかに多様な方法で特に、銀河系で最も多く存在する小さな星の周りで顕著です。
ヨーロッパとスペインに焦点を当てた国際調査
LHS 1903の謎は、単一の孤立した観測から生じたものではなく、 大規模な国際コンソーシアムが調整するキャンペーン から導かれた ウォーリック大学 英国では、多数の機関から約1000人の専門家がこのプロジェクトに関わっており、その中には ESAチームとスペインの研究センター.
このシステムは、 NASAのTESS宇宙望遠鏡は、惑星が主星の前を通過する際に生じるわずかな明るさの低下を測定することで太陽系外惑星を探索する衛星です。最初の観測信号から、周回軌道を周回する惑星の存在を示唆する複数のトランジット現象が明らかになりました。
測定結果を精緻化するために、研究チームは衛星データに目を向けた。 欧州宇宙機関のCHEOPS既知の太陽系外惑星の大きさと形状を非常に正確に特徴づけるために設計された。この詳細な分析によって、 システムの「逆転」構成が明確な形になり始めました。.
宇宙観測所からの情報は、 メキシコ、ハワイ、特にカナリア諸島の望遠鏡に設置された分光器どこで カナリア諸島天体物理学研究所（IAC） ラ・パルマ島とテネリフェ島の施設が重要な役割を果たした。 宇宙科学研究所 (ICE-CSIC) そしてから カタルーニャ宇宙研究所（IEEC） 彼らはこの作品の共著者としても記載されています。
宇宙と地上の資源の組み合わせのおかげで、研究チームは4つの惑星の軌道周期だけでなく、 半径、おおよその質量、密度これにより、第 4 の惑星が測定誤差によって隠された巨大ガス惑星である可能性は排除されました。
クラシックモデルがこのシステムに適合しない理由
この謎を解明するために、科学者たちは よく使われる2つの大きな考え方 惑星が本来あるべき場所に収まらない場合：軌道移動と激しい衝突。LHS 1903 eでは、どちらもデータに完全には当てはまりません。
一つの選択肢として、外側の岩石惑星が それは恒星の近くで形成され、その後外側に移動しただろうガス円盤や他の惑星との重力相互作用によって押し出される。問題は、チームが行った力学シミュレーションが 安定した構成を再現できない そのような劇的な立場の交換を強制した場合に観察されるようなもの。
もう一つの仮説は、より劇的なシナリオに頼った。LHS 1903 eは元々 ミニ海王星のような世界壊滅的な衝突や長期間のガス流出によって大気を失ったと考えられる惑星。しかし、惑星同士の衝突やガス層の消失をシミュレートするモデルは 現在のプロパティを持つオブジェクトを生成することができません。 システムの残りの部分を不安定にすることなく、外惑星の安定性を確保します。
これらの説明を除外した後、研究チームはより微妙な代替案に傾倒した。鍵となるのは、それぞれの惑星がどこで形成されたかではなく、 彼はいつそれをしましたか？言い換えれば、システムの起源は同時ではなく、むしろずらされていたことになります。
このアイデアは、 「内側から見た惑星形成」長年理論文献で取り上げられてきたが、確固とした観測的証拠はほとんどなかった。LHS 1903は現在では このメカニズムに自然に当てはまる最初の事例の一つ少なくとも公表された分析によればそうである。
ガスが乏しくなる環境における連続形成
提案されたシナリオでは、LHS 1903の4つの惑星は 彼らは同時に生まれていない 若い赤色矮星を取り囲むガスと塵の原始惑星円盤内で、恒星に最も近いものから最も遠いものへと順番に形成される。
システムの初期段階では、ディスクはまだ 気体物質で満たされた内側の岩石惑星は高温領域の固体から固化したが、さらに外側にある次の2つの惑星には十分な蓄積時間があった。 水素とヘリウムのエンベロープミニネプチューンになる。
数百万年かけて、そのガス円盤は徐々に消滅し、恒星からの放射線や内惑星の形成過程によって消滅したと考えられます。そのため、最外縁部で4番目の惑星が形成され始めたとき、 システムはすでに「ガスダイエット中」だった.
その貧しい状況下で、外惑星の胚は岩石とおそらく氷を融合させることで大きさを増すことができたが、 利用可能なガスが十分に見つかりませんでした まるで巨大な大気を作り出すかのように。その結果、軌道上の位置から予想される厚い外殻を持たない、高密度のスーパーアースが誕生した。
論文の著者はLHS 1903 eを次のように記述している。 ガスがほとんどまたは非常に少ない環境で形成された惑星の最初の明確な証拠 赤色矮星の周りを周回する。この解釈が他の類似の系でも確認された場合、コミュニティは明示的に 時間変数 惑星系がどのように組み立てられるかを示すモデルでは、「誰が最初に宴会に着くか」が問題となります。
将来のミッションのための実験室としての外惑星
建築全体の希少性を超えて、注目は急速にLHS 1903 e自体に移り、 極限環境における岩石世界を研究するための自然の実験室その大きさ、密度、そして恒星からの距離により、次世代の望遠鏡にとって非常に魅力的なターゲットとなっています。
いくつかの推定によれば、この惑星の表面温度は それは零度から数十度の範囲に位置する可能性がある地球よりも高いが、恒星に近い他の太陽系外惑星で観測される灼熱の地獄からは程遠い。もし確認されれば、SFの世界ではなく、むしろ興味深い領域となるだろう。 薄い大気の存在と進化を調査する.
などの機関の専門家は、 マサチューセッツ工科大学（MIT） または カリフォルニア工科大学（Caltech） 彼らは、LHS 1903 eには揮発性物質を豊富に含む濃い大気から、高度に侵食されたガス層まで、あらゆるものが含まれている可能性があることを示唆しており、 ジェイムズ・ウェッブなどの望遠鏡による観測 今後数年間でこれらのシナリオを区別するのに役立つ可能性があります。
ヨーロッパからは、CHEOPSミッションと将来のESAプロジェクトに関係する科学者たちが、 赤色矮星の周りの系 これらは引き続き優先事項となるでしょう。銀河の星の大部分が含まれているだけでなく、 頻繁で深い通過分光法を使用して小惑星の大気の特性を調べるのに最適です。
一方、この研究チームはすでに 新たな観測キャンペーン 同じ系内に存在する可能性のある、より遠方の惑星の探索と、既知の4つの惑星の質量をより正確に測定すること。新たな精密な測定は、順次形成されるモデルを調整し、それらが現実にどれほど合致しているかを検証するのに役立つだろう。
世界がどのように生まれるかという理論への警鐘
LHS 1903事件は科学界で健全な議論を引き起こした。 太陽系はどの程度まで宇宙の「型」と言えるのか 残りのシステムを理解するために。何十年もの間、私たちの宇宙近傍の構造は、惑星形成の理論構築においてほぼ唯一の参照資料となってきました。
1990 年代と 2000 年代に太陽系外惑星探査ミッションが開始されると、さまざまな構成が出現し始めました。 恒星にしがみつく「ホット・ジュピター」小さな軌道に地球サイズの惑星がいくつかあるコンパクトなシステム、共鳴する世界の連鎖、そして今、 伝統的な岩石ガス秩序に挑戦するように見える「裏返しの」システム.
ESA、英国、スペイン、その他の大学の研究者は、 多様性は当たり前例外ではない。LHS 1903のアーキテクチャは、単なる思いつきではなく、一連のシステムへの最初の明確な手がかりとなる可能性がある。 トレーニングスケジュールと利用可能なガスの量 温度や星からの距離と同じくらい決定的な役割を果たします。
CHEOPS、PLATO、ARIELなどのミッションによってこの地域が太陽系外惑星研究の最前線に立っているヨーロッパでは、この発見は 国際コンソーシアムの役割を再確認する 望遠鏡のネットワークはアメリカ全土、ハワイ、そしてスペインのテイデやロケ・デ・ロス・ムチャチョスなどの天文台に広がっています。
結局、この遠方の赤色矮星の控えめな系は 宇宙は私たちのパターンに従う義務はないということを思い出させるたった 1 つの星が「逆さまの」惑星系を示すだけで、私たちは教科書を改訂し、モデルを改良し、惑星形成がほんの数十年前に想像していたよりも柔軟で多様かつ創造的なプロセスであることを認めざるを得なくなります。