天の川で発見された地球の大きさについてのローグプラネット

私たちの銀河系は、重力的にどの星にも束縛されていない不正な惑星が生息しているかもしれません。 ポーランドの天文学者が率いる科学者の国際的なチームは、これまでに発見された最小の地球サイズの自由浮遊惑星の発見を発表しました。

これまでに4000個以上の太陽系外惑星が発見されています。 既知の太陽系外惑星の多くは私たちの太陽系のものに似ていませんが、共通点が1つあります—それらはすべて星を周回しています。 しかし、惑星の形成と進化の理論は、重力的にどの星にも付着していない自由浮遊（不正な）惑星の存在を予測しています。 実際、数年前、ワルシャワ大学天文台のOGLEチームのポーランドの天文学者は、天の川にそのような惑星が存在する最初の証拠を提供しました。 文星で文OGLE天文学者を発見したと発表の最小の位置の星に見つかりました。

太陽系外惑星は、直接観測することはめったにありません。 通常、天文学者は惑星のホスト星からの光の観測を使用して惑星を見つけます。 例えば、惑星が親星の円盤の前を横切ると、観測された星の明るさは定期的に少量低下し、いわゆるトランジットを引き起こします。 天文学者はまた、惑星によって引き起こされる星の動きを測定することができます。

自由浮遊惑星は事実上放射を放出せず、定義上は母星を周回していないため、従来の天体物理学的検出方法では発見できません。 それにもかかわらず、不正な惑星は重力マイクロレンズと呼ばれる天文学的現象を使用して発見することができます。 アインシュタインの一般相対性理論からのマイクロレンズの結果-巨大なオブジェクト（レンズ）は、明るい背景オブジェクト（ソース）の光を曲げることが レンズの重力は、遠くの星の光を曲げて拡大する巨大な虫眼鏡として機能します。

“巨大な物体（星または惑星）が地球ベースの観測者と遠い光源星の間を通過する場合、その重力は光源から光を偏向して集中させる可能性があります。 観測者は、源星の短い明るくなることを測定するでしょう」と、カリフォルニア工科大学のポスドク学者で研究の主著者であるPrzemek Mroz博士は説明します。 “マイクロレンズを観察する可能性は、ソース、レンズ、オブザーバーの三つの物体がほぼ完全に整列しなければならないため、非常にスリムです。 私たちが1つの源星だけを観察した場合、源がマイクロレンズされるのを見るためには、ほぼ100万年待たなければなりません」と彼は付け加えます。

これが、重力マイクロレンズ現象を探求する現代の調査が、マイクロレンズ現象の可能性が最も高い天の川中央の数億の星を監視している理由で ワルシャワ大学の天文学者が率いるOGLE調査は、そのような実験の1つを実行します。 OGLEは最大かつ最長の空の調査の1つであり、28年以上前に運用を開始しました。 現在、OGLEの天文学者は1を使用しています。ラスカンパナス天文台、チリにある3メートルのワルシャワ望遠鏡。 それぞれの晴れた夜、彼らは銀河の中心領域に望遠鏡を指し、その明るさを変更するものを探して、星の数百万人を観察します。

重力マイクロレンズはレンズの明るさに依存しないため、惑星などのかすかな物体や暗い物体の研究を可能にします。 マイクロレンズイベントの持続時間は、レンズオブジェクトの質量に依存します—レンズの質量が小さいほど、マイクロレンズイベントは短くなります。 観測されたイベントのほとんどは、通常数日間続くもので、星によって引き起こされます。 自由に浮遊している惑星に起因するマイクロレンズ現象は、わずか数時間のタイムスケールを持っています。 マイクロレンズイベントの持続時間（およびその光度曲線の形状）を測定することにより、レンズオブジェクトの質量を推定することができます。

科学者たちは、ogle-2016-BLG-1928と呼ばれる、これまでに発見された最短のタイムスケールのマイクロレンズイベントの発見を発表しました。 「この出来事を最初に発見したとき、それは非常に小さな物体によって引き起こされたに違いないことは明らかでした」と、研究の共著者であるワルシャワ大学の天文台のRadoslaw Poleski博士は言います。 確かに、このイベントのモデルは、レンズが地球よりも質量が少なかったに違いないことを示しています、それはおそらく火星の質量の物体でした。 さらに、レンズはおそらく不正な惑星です。 「レンズが星を周回している場合、私たちはイベントの光度曲線でその存在を検出するでしょう」とPoleski博士は付け加えます。 “私たちは、約8天文単位（天文単位は地球と太陽の間の距離です）内の星を持つ惑星を除外することができます。”

OGLEの天文学者は、数年前に天の川の不正な惑星の大規模な人口のための最初の証拠を提供しました。 しかし、新たに検出された惑星は、これまでに発見された最小の不正な世界です。 「私たちの発見は、地上の望遠鏡を使って低質量の自由浮遊惑星を検出し、特徴づけることができることを示しています」と、OGLEプロジェクトのPIであるAndrzej Udalski教授は言います。

天文学者は、自由浮遊惑星が実際に星の周りの原始惑星系円盤に形成され（”普通の”惑星として）、他の天体、例えば系内の他の惑星との重力相互作用の後に親惑星系から放出されていると疑っている。 惑星形成の理論は、放出された惑星は、典型的には地球よりも小さいはずであると予測している。 したがって、自由浮遊惑星を研究することは、私たちの太陽系のような若い惑星系の乱流の過去を理解することを可能にする。

自由に浮遊する惑星の探索は、現在NASAによって建設されているナンシー・グレース・ローマ宇宙望遠鏡の科学的推進力の1つです。 観測所は2020年代半ばに運用を開始する予定である。

イベントの簡潔さのために、イベントを特徴付けるために韓国マイクロレンズ望遠鏡ネットワーク（KMTNet）が収集した追加の観測が必要であった。 KMTNetは、チリ、オーストラリア、南アフリカの三つの望遠鏡のネットワークを運営しています。

: Przemek Mróz,Radoslaw Poleski,Andrew Gould,Andrzej Udalski,Takahiro Sumi,And,Michal K.Szymanski,Igor Soszynski,Pawel Pietrukowicz,Szymon Kozlowski,Jan Skowron,Krzysztof Ulaczyk,(OGLE Collaboration),Michael D.Albrow,Sun-Ju Chung,Cheongho Han,ファン-ギュハ、ユン-キル-ジョン、キム-ヒョンウ、キム-ユンヒョン、イ-グク-シン、ヨシ-シュヴァルツヴァルト、ジェニファー-C-イー、ウェイチェンザン、チャ-サンモク、キム-ドンジン、キム-スンリー、イ-チョンウク、イ-ドンジョン、イ-ヨンジュ、イ-ヨンソク、パク-ビョンゴン、リチャード-W. Poggeと（KMT Collaboration）、2020年10月29日、Astrophysical Journal Letters。
DOI:10.3847/2041-8213/abbfad
arXiv:2009.12377

この発見は、オグルスカイサーベイによって行われた長期観測なしには不可能であろう。 プロジェクトは、最大かつ最長の空の調査の一つであり、それは28年以上前に操作を開始しました。 OGLEサーベイの最初の目標の1つは、重力マイクロレンズ技術を用いて暗黒物質を探索し研究することでした。 現在の研究では、太陽系外惑星の探索、天の川銀河とその周辺の銀河の構造と進化の研究、変光星、クエーサー、過渡現象、太陽系天体の研究など、幅広いトピックがカバーされています。