系外惑星観測衛星“ケオプス”の打ち上げが成功！ 主目的は発見済みの系外惑星の観測

ヨーロッパ宇宙機関の系外惑星観測衛星“ケオプス”が12月18日に打ち上げられました。
“ケオプス”は系外惑星を観測するための衛星なんですが、“ケプラー”や“TESS”などの探査衛星とは違い、主目的は発見済みの系外惑星を詳細に観測すること。
“ケオプス”の観測によって系外惑星の研究がさらに進むことになりそうですよ。


太陽系以外の恒星系を公転する惑星の発見

12月18日17時54分20秒（日本時間）、ヨーロッパ宇宙機関の系外惑星観測衛星“ケオプス”が、フランス領ギアナのギアナ宇宙センターから打ち上げられました。

打ち上げからおよそ3時間後の同20時43分（日本時間）に衛星からの信号を受信、打ち上げの成功が確認されています。

“ケオプス”の打ち上げ。 “ケオプス”は古代エジプトの王クフのギリシャ名でもある。

近年大きな発展を遂げてきた天文学の分野として、2019年のノーベル物理学賞の受賞テーマの1つでもある系外惑星の発見があります。

普通の恒星の周りを回る系外惑星が1995年に初めて発見されてから現在までの約四半世紀の間に、系外惑星は4000個以上も発見されています。

木星よりも大きなガス惑星や地球よりもやや大きいサイズの岩石惑星、主星に非常に近いところを公転する高温の惑星、主星が連星系など…
惑星やその主星の種類は多岐にわたっているんですねー


すでに発見されている系外惑星の観測

今回打ち上げられた“ケオプス”は系外惑星を観測するための衛星なんですが、その主目的は新たな系外惑星の発見ではなく、すでに発見されている系外惑星のフォローアップになります。

地球から見て系外惑星が主星の手前を通過（トランジット）するときに見られる、わずかな減光から惑星の存在を探る“トランジット法”という手法により、“ケオプス”は高精度で惑星のサイズを測定します。

観測中の“ケオプス”（イメージ図）。

“トランジット法”による測定結果と、すでに別の手法によって得られている惑星の質量の情報とを組み合わせると、惑星の密度が分かってきます。
そこから系外惑星の内部構造や組成、ガス惑星か岩石惑星か、大気や海に覆われているかなどが判断できるんですねー
さらに、雲の存在やその組成なども明らかにできるかもしれません。

“ケオプス”の高い精度で、すでに発見されている惑星が恒星の手前を通過するタイミングのわずかな変動を測定することにより、まだ見つかっていない惑星を発見する可能性もあります。

また、一部の惑星については衛星や環の探査にも利用できるそうです。

数千個の系外惑星が見つかっている現在、その研究は系外惑星の発見から、惑星のサイズや性質を調べるといった特徴付へと変わりつつあります。
惑星がどんな物質からどのように形成されたのかを知ろうとしているんですねー

“ケオプス”の観測によって系外惑星の研究がさらに進むことになりそうですね。


こちらの記事もどうぞ
　　惑星表面からの光を直接観測すれば大気の有無が判別できるようです。
　　　　

原始惑星系円盤では成長中の惑星が隙間を作り、そこに流れ込むガスが惑星の大気を形成している？

若い星を取り巻く原始惑星系円盤の中で、ガスが滝のように隙間に流れ込んでいる様子が初めて三次元的にとらえられました。
ガスの流れはどのようにしてできるのでしょうか？
若い星を回る形成中の惑星が、円盤内でガスやチリを押しのけて隙間を開けたことによって作られた可能性が高いようです。


原始惑星系円盤内の隙間はどうやって作られる

惑星は若い恒星（原始星）を取り巻くガスやチリでできた原始惑星系円盤の中で誕生します。

アルマ望遠鏡などによる観測では円盤内の隙間などがとらえられていて、こうした構造は惑星によって作られている可能性が高いと考えられています。

では、円盤内の隙間や惑星はどうやって作られるのでしょうか？
これを理解するためには、原始惑星系円盤の質量の99％を占めるガスの研究が不可欠になります。

アルマ望遠鏡によって昨年行われた観測で測定されたのは、いて座の若い恒星“HD 163296”の周りの円盤内で公転する一酸化炭素ガスの速度。
この観測データから、円盤内に惑星のような構造が3つ存在することが明らかにされています。

さらに、ミシガン大学の研究チームは、このデータを利用してガスの速度を詳しく調査。
そして、1方向だけでなく3方向のガスの流れを測定することに成功しています。


隙間は惑星がガスやチリを押しのけることで作られる

多方向のガスの動きが測定されたのは初めてのこと。
円盤内のガスは星の周りを回転したり、星に近づいたり遠ざかったり、円盤内を上下に移動したりしていました。

そして研究チームが発見したのは、円盤内の異なる3か所で上層から中層に向かって移動するガスの流れ。
この現象から、若い“HD 163296”を回る惑星が、円盤内でガスやチリを押しのけて隙間を開けている可能性が高いとみることができます。

原始惑星系円盤の表層から中層に向かうガスの流れが存在することは、1990年代後半から予測されていたことでした。
でも、実際に観測されたのは今回が初めてだったんですねー

隙間の上層にあるガスが滝のように流れ込み、円盤内でガスの回転流を引き起こしているようでした。

（左）原始惑星系円盤の3か所で測定したことをっ示すイメージ図。 （右）惑星がガスやチリを押しのけて隙間を開ける様子（イメージ図）。 矢印はガスの流れを表している。

隙間に流れ込むガスが惑星の大気を形成する

もちろん、他の可能性も排除できません。
でも、今回とらえられたガスの流れのパターンは独特であり、惑星だけがこの現象を引き起こす可能性が非常に高いと言えます。

今回の研究で予測された3つの惑星の位置は、昨年の観測・研究結果に対応していて、位置は中心星の“HD 163296”からそれぞれ約130億キロ（太陽～海王星の約2.9倍）、約210億キロ（同約4.6倍）、約355億キロ（同約7.9倍）とみられています。

また、惑星の質量は、中心星に最も近いものが木星の半分で、中央の惑星が木星と同等、いちばん外側が木星の2倍と想定されています。

今回とらえられたようなガスの流れは、生まれたばかりの惑星を検出するのに役立つだけでなく、巨大なガス惑星がどのようにして大気を獲得するのかについての理解にもつながっていきます。

惑星は円盤の中層、星の放射から保護された寒い場所で形成されます。
なので、惑星によって引き起こされる隙間は、化学的に活性な円盤の表層からより温かいガスをもたらし、このガスが惑星の大気を形成すると考えることができるんですねー

ガスの流れを特徴づけることにより、どのようにして木星のような惑星が生まれるかの理解が進めば、惑星誕生時の化学組成を明らかにすることもできます。

惑星は形成過程を通じて移動しているので、惑星誕生の場所を追跡するためにガスの流れを利用することができるのかもしれませんね。

ガスが滝のように原始惑星系円盤の隙間に流れ込んでいる（イメージ図）。

こちらの記事もどうぞ
　　原始惑星系円盤に隙間を作りながら成長中の2つの惑星をはっきりと検出
　　　　

銀河中心ブラックホールの質量を知るには？ 銀河の輝度分布や恒星の軌道から分かるようです。

くじら座の方向約7億光年の距離にある巨大銀河“Holm 15A”。
今回分かったのは、この銀河の中心ブラックホールが太陽の400億倍もの質量を持っていること。
これまでに質量が直接観測されたブラックホールとしては最も重いようです。


重い中心ブラックホールが存在する巨大楕円銀河

くじら座の方向約7億光年の彼方。
そこには“エイベル85”という500個以上の銀河が属している銀河団があります。

この銀河の中心に存在しているのが“Holm 15A”という巨大楕円銀河。
驚くことに“Holm 15A”の恒星の総質量は太陽の2兆倍もあるんですねー
ちなみに、私たちの天の川銀河に含まれる恒星の総質量は太陽の1000億倍ほどです。

銀河団“エイベル85”。 中央の明るい銀河が巨大銀河“Holm 15A”。

一般に、楕円銀河は内側に向かうほど星が密集して明るさが高くなり、中心部には直径が数百～数千光年ほどの“コア”と呼ばれるほぼ均一な構造があります。

でも、“Holm 15A”中心部にあるのは、マゼラン雲（直径約1万5000光年）とほぼ同じサイズの大きく広がった淡い“コア”。
中心部ではあまり星が密集していないんですねー

このことから、ドイツ・マックスプランク地球外物理学研究所のチームが推測したのが、この銀河には非常に重い中心ブラックホールが存在しているということ。

ただ、これまでに超大質量ブラックホールの質量を直接観測できた例はまだ数十個しかないんですねー
さらに、これほど遠い距離でブラックホールの質量が測定できたことは一度もありませんでした。

そこで、研究チームはブラックホールの質量を測定することにします。

観測に用いられたのは、ドイツ・ミュンヘン大学のヴェンデルシュタイン天文台の望遠鏡とヨーロッパ南天天文台のVLT望遠鏡。
“Holm 15A”の中心ブラックホールを回る恒星の運動を測定してブラックホールの質量を見積もっています。

そして得られたのが、“Holm 15A”の中心ブラックホールの質量は太陽の400億倍という値。
この値は、地球近傍の宇宙にある質量が知られているブラックホールの中では最も重いものでした。

さらに、この値は“Holm 15A”に属する恒星の総質量や恒星の速度分散（速度のばらつきの度合い）から間接的に導いた値よりも数倍大きなものでした。


淡く広がった“コア”が意味すること

“Holm 15A”の表面輝度（単位面積当たりの明るさ）の分布を見ると“コア”が大きく広がっています。
また、その表面輝度は非常に暗く、他の楕円銀河の“コア”と比べてもずっと暗いことに気づきます。

さらに、“Holm 15A”は中心付近でも“コア”の明るさが非常に平坦なんですねー

このことから考えられるのは、過去の銀河合体の際に中心部の恒星の大半が銀河の外へはじき出された可能性。

“Holm 15A”の表面輝度の分布（赤）。横軸が銀河中心からの距離で縦軸が表面輝度を表す。 灰色の線は他の銀河の輝度分布。表面輝度がほぼ一定になっている領域を“コア”と呼ぶ。 他の銀河と比べて“Holm 15A”の“コア”は非常に大きく輝度が低い。

現在、広く受け入れられているモデルでは、巨大楕円銀河のこうした淡く広がった“コア”は“コアの精錬”と呼ばれるプロセスでできたと考えられています。

2個の銀河が合体すると、それぞれの銀河中心にあったブラックホール同士が重力相互作用でブラックホール連星になります。

このブラックホール連星と普通の恒星が出会うと、3つの天体の“三体相互作用”によって最も軽い恒星が細長い軌道に変えられ、合体後の銀河の“コア”からはじき出されてしまいます。

もし、合体後の銀河の中心部に新たな星を生み出せるガスが残っていなかったら…
そう、ブラックホール連星によって星の放出が繰り返されることで、若い星が少なく暗い“枯渇したコア”が残ることになるんですねー

最新の銀河衝突シミュレーションでも、今回の観測で得られた特徴と非常によく合う予測が得られています。

シミュレーション結果によると、銀河合体で淡く広がった“コア”ができるために最も重要なことは、合体前の2個の楕円銀河がすでに“枯渇したコア”を持っていること。

つまり、銀河の輝度分布の形や恒星の軌道に関する観測データには、“Holm 15A”の“コア”が形成された時の環境に関する、銀河考古学上の価値ある情報が含まれていることになります。

このことは他の巨大銀河でもいえること。

観測データから見出すことができるのは、ブラックホールの質量と銀河の表面輝度を関連付ける新たな強い関係。
銀河が合体するたびに、中心ブラックホールの質量は増え、銀河の中心部からは星が失われていくという関係です。

この関係を使えば、ブラックホールのそばを回る恒星を直接測定できないような遠い銀河についても、中心ブラックホールの質量を見積もることができるかもしれませんね。


こちらの記事もどうぞ
　　クエーサー中心部に潜む超大質量ブラックホールの質量を調べる方法
　　　　

銀河中心ブラックホールの周りに広がる降着円盤の中でも惑星は誕生している？

ほぼすべての銀河の中心部には、太陽質量の数百倍から数十億倍もある超大質量ブラックホールが存在しています。
この超大質量ブラックホールの周りには、ブラックホールに落ち込むガスやチリが円盤を形成しているんですねー
今回、理論計算によって分かってきたのは、こうしたブラックホールの周囲に広がる円盤でも惑星が誕生するかもしれないということ。
ひょっとすると、ブラックホールの周囲を巡る岩石と氷からなる惑星が将来発見されるかもしれませんよ。


原始惑星系円盤とブラックホール降着円盤

これまでに系外惑星は4000個以上見つかっています。
ただ、そのほとんどは太陽系の惑星と同様に、恒星の周りを回っている天体なんですねー

太陽のような恒星が誕生するときには、その重力で集められたガスやチリが恒星の周りに円盤構造“原始惑星系円盤”を形成。
惑星は“原始惑星系円盤”の物質を材料にして作られると考えられています。

一方で、銀河の中心に存在する太陽の100万倍から10億倍もの質量を持つ超大質量ブラックホールの周りにも、大量のガスとチリからなる円盤“降着円盤”が存在しています。

そこに存在しているのが、“原始惑星系円盤”の10億倍にもなる膨大な量のチリ。
でも、これまで超大質量ブラックホールの“降着円盤”で惑星が誕生するとは全く考えられていませんでした。

超大質量ブラックホールと、その周囲を取り巻くガスとチリの円盤（イメージ図）。

ブラックホール降着円盤でも惑星形成の条件は満たされるのか

今回、理論計算によって分かってきたのが、こうしたブラックホールの周囲を岩石と氷からなる惑星が巡っているかもしれないということ。

この常識を覆す完全に新しい種類の天体が存在する可能性を提唱したのは、鹿児島大学の研究チームでした。

条件さえ整えば、どんな恒星の周りでも惑星の形成は起こりえるはず。
ここから、超大質量ブラックホールの周りにあるチリの円盤でも惑星形成の条件は満たされるのか？ っという大胆な発想が生まれたそうです。


原始惑星系円盤で惑星が形成される過程

一般的な恒星の周りで惑星が作られる過程では、若い星の周りの原始惑星系円盤に含まれるチリが大きくなっていきます。

中心星から遠く温度が低い場所では、マイクロメートルサイズの岩石のチリが氷をまとった状態で存在していて、互いにぶつかってつながり合っていくんですねー

はじめのうちはチリの集合体には隙間がたくさんある“ふわふわ”な状態。

でも、それら“ふわふわダスト（高空隙率ダスト）”同士がさらに衝突を繰り返すと、衝突の衝撃や自身の重力によって隙間がつぶれて密度が大きくなっていき、やがてキロメートルサイズの微惑星へと成長していきます。

その微惑星が集まって惑星が形成されることになります。


ブラックホール降着円盤でも岩石と氷を主成分とする惑星が形成される

今回の研究では、この“ふわふわダスト理論”を超大質量ブラックホールの周りに適用したらどうなるのかという着想で、詳細な理論計算が行われました。

そして分かってきたのが、ブラックホールから10光年くらいのところに惑星が形成されるということ。
驚くことに、地球質量の10倍くらいの岩石と氷を主成分とする惑星が、1万個程度もできるそうです。

ブラックホールの近傍は超高温になります。
でも、そこから離れたガスとチリからなる円盤の内部では温度が低く、岩石でできたチリは原始惑星系円盤のものと同様に氷をまとっていると考えられます。

そのようなチリが“ふわふわな構造”を作りながらメートルサイズまで成長し、あとは恒星の周りの場合と同じ過程で惑星へと成長するということです。

ブラックホールの大きさにもよりますが、惑星の成長時間はチリが合体成長を始めてからおよそ数億年。
銀河の年齢の100億年に比べれば短い時間ですね。

（左）太陽のような恒星の周りで起こる惑星形成の標準的なシナリオ。“原始惑星系円盤”は岩石や氷のチリとガスでできていて、スノーライン（“スノーライン”は水が凍る・凍らないの境界線）より外側では氷で覆われた岩石のチリが、中心星に近い内側では氷が解けて岩石のみでできたチリが分布している。それらのチリが集積することで惑星が形成される。 （右）超大質量ブラックホールを取り巻く円盤で起こると考えられる惑星の形成シナリオ。ブラックホールのごく近傍には降着円盤（高速で回転する高温のガス円盤）が、離れた領域にはドーナツ状にチリが分布し回転する“ダストトーラス”と呼ばれる構造が、それぞれ広がっている。“ダストトーラス”の赤道面は密度が大きく円盤状になり、円盤の低温な領域に氷で覆われた岩石のチリが分布している。その氷と岩石のチリから惑星が形成される。

残念なことに今回提唱された新しい種類の惑星は、もし存在するとしても、はるか遠くの超大質量ブラックホールの周りにある小さな天体に過ぎないので、検出する方法は今のところ存在しません。

でも、こうした惑星が存在するという理論的可能性が新しく見出されたことにより、これまで考えられていなかった新しい研究分野が開け、さらに詳細な研究や観測手段の考案が進むことが期待できます。

超大質量ブラックホールの周りを回る惑星（イメージ図）。

ブラックホールに吸い寄せられた恒星や惑星は、すさまじい重力により潮汐破壊されてしまいます。
でも、集められたガスやチリによって形成された円盤の中では惑星が形成されるかもしれない… なんか不思議な感じがしますね。


こちらの記事もどうぞ
　　天の川銀河の中心に存在する超大質量ブラックホールの周りを回る低温ガスのリングを発見
　　　　

これ一つで出かけられる！ PCと必要なアイテムをまとめてくれるポーチを買いました。

外でPCを使うときに持っていきたいアイテムがあります。

持っていきたいアイテム → マイクロソフトのPC“Surface Go”、文字打ちは音楽を聴きながらが多いので“iPod touch”と“イヤホン”、wifiが飛んでないときに使う“モバイルwifi”の4点。

これを収めてくれるベストなサイズのバッグを探していました。
そして探し当てたのがSLOW（スロウ）のレザーポーチ。購入した色はキャメルです。
　　SLOW　rubono pouch L
　　http://www.slow-web.com/fs/slow2008/goods/300S32C

SLOW　rubono pouch L

このポーチを初めて見たのは南船場のSLOWなんだけど、このときはSurface Goを入れるには少し小さいと感じていました。

この後いろいろと探してみたけど、ベストなサイズで手に馴染むものを見つけることはできず…
もう一度SLOW（今度はグランフロント）に行って、Surface Goが入るか試させてもらうと、ぴったりのサイズだったというオチ。

このポーチに使われているのは、杼木レザーのフルベジタブルタンニングレザー。
南米産のミモザの樹皮から抽出されたタンニン剤で、じっくりと時間をかけてなめしあげた純正ヌメ革です。
革が薄いせいか見た目より軽く、手に馴染む感じが気に入っています。

荷物が多いときには、このままカバンに入れるのもあり。
近くの喫茶店や図書館でブログの文章を入力したいときに活躍しています。

入れるのはSurface Go、iPod touchとイヤホン、モバイルwifiの4点。