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NASA の Webb が史上初の系外惑星の直接画像を撮影

2022-09-03 12:13:09 | 系外惑星系
主星に比べて1万分の1程度の明るさしかない系外惑星。ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡もコロナグラフを使って主星の光を消して撮影。以下、機械翻訳。
NASA の Webb が史上初の遠い世界の直接画像を撮影
2022年9月1日
編集者注:この投稿は、まだ査読プロセスを経ていない進行中の Webb 科学からの画像を強調しています。

天文学者は初めて、NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡を使用して、太陽系外の惑星の直接画像を撮影しました。太陽系外惑星は巨大ガス惑星であり、岩石の表面がなく、居住可能ではないことを意味します。

4つの異なる光フィルターを通して見た画像は、Webbの強力な赤外線視線が太陽系を超えた世界を簡単に捉えることができることを示しており、太陽系外惑星についてこれまで以上に多くの情報を明らかにする将来の観測への道を示しています.

恒星 HIP 65425 とその惑星「b」の 4 つのビュー。 画像の背景は黒で、白と青の星がたくさんあります。 これは Webb によるものではなく、「デジタル化されたスカイ サーベイ」というラベルが付けられています。 スター HIP 65425 は上部中央に表示されています。 上、下、左、右から 4 つの回折スパイク (望遠鏡アーティファクト) があります。 星から画像の下部までの対角線は、4 つの挿入ボックスを強調表示します。 左から右へ、最初は系外惑星の Webb の NIRCam ビューです。 11 時と 5 時の位置に紫色のバーがある紫色のドットです。 バーは望遠鏡のアーティファクトであり、物理的に存在しません。 惑星とアーティファクトは紫色に着色されています。 使用したフィルターはF300M(3マイクロメートル)です。 次は、フィルター F444W (4.44 マイクロメートル) を使用した同様の NIRCam ビューです。 このビューは青色で、アーティファクト バーがあります。 次は、オレンジ色の MIRI ビューです。 バーはありません。 フィルターは F1140C (11.40 マイクロメートル) です。 最後に、フィルター F1550C (15.50 マイクロメートル) を使用した MIRI ビュー。 赤い大きな点です。 4 つの画像すべての白い星のアイコンは、親星を表します。


この画像は、ジェームス ウェッブ宇宙望遠鏡から見た、赤外線光のさまざまな帯域における太陽系外惑星 HIP 65426 b を示しています。紫は 3.00 マイクロメートルでの NIRCam 機器のビューを示し、青は 4.44 マイクロメートルでの NIRCam 機器のビューを示し、黄色は MIRI 機器のビューを示します。 11.4 マイクロメートルで、赤は 15.5 マイクロメートルでの MIRI 装置のビューを示しています。これらの画像は、異なる Webb 装置が光を捉える方法によって異なって見えます。コロナグラフと呼ばれる各装置内の一連のマスクは、主星の光を遮り、惑星が見えるようにします。各画像の小さな白い星は、主星 HIP 65426 の位置を示しており、コロナグラフと画像処理を使用して減算されています。NIRCam 画像のバーの形状は、シーン内のオブジェクトではなく、望遠鏡の光学系のアーティファクトです。(無印版。) クレジット: NASA/ESA/CSA、A Carter (UCSC)、ERS 1386 チーム、および A. Pagan (STScI)。
「これは Webb だけでなく、天文学全般にとっても変革の瞬間です」と、英国のエクセター大学の物理学と天文学の准教授である Sasha Hinkley 氏は述べています。Webb は、NASA がパートナーである ESA (欧州宇宙機関) および CSA (カナダ宇宙機関) と協力して主導する国際ミッションです。

HIP 65426 b と呼ばれる Webb の画像内の太陽系外惑星は、木星の質量の約 6 倍から 12 倍であり、これらの観測はそれをさらに絞り込むのに役立つ可能性があります。それは惑星が進むにつれて若く、私たちの 45 億歳の地球と比較して、約 1,500 万から 2,000 万歳です。
天文学者は 2017 年に、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡で SPHERE 装置を使用して惑星を発見し、短赤外線波長の光を使用してその画像を撮影しました。より長い赤外線波長での Webb のビューは、地上の望遠鏡が地球の大気の固有の赤外線グローのために検出できないであろう新しい詳細を明らかにします。
研究者はこれらの観察から得たデータを分析しており、査読のためにジャーナルに提出する論文を準備しています。しかし、ウェッブが太陽系外惑星を初めて捉えたことは、遠い世界を研究するための将来の可能性をすでに示唆しています。
HIP 65426 b は、地球が太陽から離れているよりも主星から約 100 倍離れているため、星から十分に離れているため、Webb は画像内の星から惑星を簡単に分離できます。
ウェッブの近赤外線カメラ (NIRCam) と中赤外線装置 (MIRI) の両方にコロナグラフが装備されています。これは、星の光を遮断する小さなマスクのセットであり、ウェッブがこのような特定の太陽系外惑星の直接画像を撮影できるようにします。NASA の Nancy Grace Roman Space Telescope は、今年後半に打ち上げられる予定で、さらに高度なコロナグラフを実証します。
「ウェッブのコロナグラフが主星の光を抑えるのにどれだけうまく機能したかは、本当に印象的でした」とヒンクリーは言いました。
恒星は惑星よりもはるかに明るいため、太陽系外惑星の直接画像を撮影することは困難です。HIP 65426 b 惑星は、近赤外線では主星よりも 10,000 倍以上暗く、中間赤外線では数千倍暗いです。
各フィルタ イメージでは、惑星はわずかに異なる形状の光の塊として表示されます。これは、ウェッブの光学系の詳細と、それがさまざまな光学系を介して光をどのように変換するかによるものです。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校のポスドク研究員で、画像の分析を主導した Aarynn Carter 氏は、次のように述べています。「最初は星からの光しか見えませんでしたが、慎重な画像処理により、その光を取り除き、惑星を明らかにすることができました。」
これは、宇宙から撮影された太陽系外惑星の最初の直接画像ではありませんが (ハッブル宇宙望遠鏡は以前に太陽系外惑星の直接画像を撮影しました)、HIP 65426 b は Webb の太陽系外惑星探査への道を示しています。
「最もエキサイティングなのは、まだ始まったばかりだということです」とカーター氏は言います。「太陽系外惑星の物理学、化学、および形成に関する全体的な理解を形作る、系外惑星の画像がさらに多くあります。これまで知られていなかった惑星も発見されるかもしれません。」


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