系外惑星の輝きは液体鉄に反射した星の光によるものかもしれない

遠い世界に虹は存在するのでしょうか？ 雨、ハリケーン、オーロラなど、地球上で起こる多くの現象は、条件が整えば太陽系の他の惑星でも起こります。 現在、太陽系の外から、特に奇妙な系外惑星が虹に近いものを見せている可能性さえあるという証拠が得られています。

空に色の後光として現れる「グローリー」と呼ばれる現象は、球状の水滴の形をした均質な物質で構成された雲に光が当たると発生します。 系外惑星WASP-76Bの観測に関する謎の説明となるかもしれない。 この惑星は、溶けた鉄の雨を経験する灼熱のガス巨人であり、西のターミネーターよりも東のターミネーター（昼側と夜側を分けるために使用される線）に多くの光があることも観察されています。 なぜ地球の片側に光が多かったのでしょうか?

ESAとスイスのベルン大学の研究チームは、CHEOPS宇宙望遠鏡でそれを観測し、それをハッブル、スピッツァー、TESSによる以前の観測と組み合わせた結果、余分な光の最も可能性の高い理由は栄光であると考えています。 。

光を見る

CHEOPS は 3 年間にわたって、可視光と赤外光の両方で WASP-76B を 23 回観測しました。 これらには、位相曲線、トランジット、および二次日食が含まれます。 位相曲線は、惑星の完全な公転を追跡し、その位相または望遠鏡に面している照らされた面の部分の変化を示す継続的な観測です。 惑星がその星の周りを周回するとき、望遠鏡は多かれ少なかれその側を見ることができるかもしれません。 位相曲線は、惑星が公転するときの惑星と星の全体の明るさの変化を決定できます。

副食は、惑星が主星の背後を通過し、主星の食を受けるときに発生します。 このような日食中に見られる光は、後で食食の前後の全光と比較することで、惑星から反射された光の感覚を得ることができます。 WASP-76B のようなホットジュピターは、二次食を通じてよく観察されます。

位相曲線の観測は、惑星が恒星を食んでいる間も継続できます。 WASP-76Bの位相曲線を観察している間、CHEOPSは夜側で日食前の過剰な光を観測しました。 これは、以前に行われたTESSの位相曲線と二次日食の観測でも見られました。

虹の終わり？

WASP-76b の利点は、超高温の木星であるため、少なくともその昼側には、低温の高温の木星の大気を覆い隠すことが多い雲や霧がないことです。 これにより、大気中への排出物の検出がはるかに容易になります。 以前の研究で発見された、昼側と夜側のターミネーター間の鉄含有量の非対称性がすでに観察されていたため、この惑星は特に興味深いものになりました。 昼側の縁の上層大気には、夜側の縁に比べてガス状の鉄はあまり存在しなかった。 これはおそらく、WASP-76b の昼側に鉄の雨が降り、それが夜側で凝結して鉄の雲になるためと考えられます。

ハッブルの観測は、熱逆転（惑星の表面近くの空気が冷却し始めるとき）が夜側で起こっていることを示唆していた。 その側が冷却されると、それまで凝結して雲になり、昼側に雨が降り、その後猛暑で蒸発した鉄が再び凝結します。 液体鉄の滴が雲を形成する可能性があります。

これらの雲は、主星からの光が雲の滴に反射して栄光の効果を生み出す可能性があるため、非常に重要です。

「栄光効果を使って観測を説明するには、地球の東半球にある反射率の高い球形のエアロゾルや雲の球状液滴が必要になるだろう」と研究者らは最近『Astronomy & Astrophysics』誌に発表された論文で述べている。

栄光はこれまでも地球外で目撃されてきた。 金星の雲の中で形成されることも知られています。 WASP-76b と同様に、金星ではより多くの食前光が観察されたため、系外惑星の栄光はほぼ明らかですが、より強力な望遠鏡による将来の観測は、WASP-76 の現象が金星とどの程度類似しているかを判断するのに役立つ可能性があります。金星。 もしそれらが一致すれば、これは系外惑星で観測された最初の栄光となる。

将来の研究で、これが本当に栄光であるかどうかを判断する明確な方法が判明すれば、これらの現象は、光が反射している元素や分子の種類に応じて、系外惑星の大気構成についてさらに詳しく教えてくれる可能性がある。 それらは水の存在を放棄する可能性さえあり、それは居住可能性を意味する可能性があります。 WASP-76b の仮説上の栄光は決定的に実証されていませんが、それは暗闇の中の虹に過ぎません。

天文学と天体物理学、2024 年。DOI: 10.1051/0004-6361/202348270