NASA の次世代ローマ宇宙望遠鏡は、その機能で科学者を驚かせています。まだ起動すらしてないのに

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NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡が今後 12 ～ 18 か月以内に打ち上げられれば、科学者の当初の期待を上回る方向に進むことになるでしょう。研究者らは、ローマンが30万個以上の赤色巨星の表面に波打つ巨大な地震波を測定できるはずであることを確認した。

ローマ人 は測量望遠鏡で、鏡と同じ 8 フィート (2.4 メートル) の鏡が付いています。 ハッブル宇宙望遠鏡、しかし視野は100倍大きい。勉強以外にも 暗黒物質 そして ダークエネルギー、ローマンの中核調査の 1 つは、銀河バルジ時間領域調査です。 星 中央の膨らみの中に、 天の川銀河 主に探すために研究されます 系外惑星。このアイデアは、重力マイクロレンズを惑星発見装置として使用することです。 重力レンズ 天体物理学で遠くの物体を研究するためによく使用される手法です。一般相対性理論による時空の歪みの仕組みにより、宇宙にある巨大な物体 (銀河団など) は、近くを伝わる光を歪め、その結果、望遠鏡を通して見ると、その光源が拡大、歪曲、複製されます。重力マイクロレンズとは、惑星のようなより小さなスケールでの重力レンズを指します。

膨らみにある何億もの星を見つめていると、ローマン氏は時折、目に見えない前景の惑星の重力によって光が拡大され、位置がずれてしまう前に一時的に明るくなるちらつきが見えることがあります。ただし、星の光のちらつきを引き起こす可能性のある現象はマイクロレンズ現象だけではありません。星は常に、うねうねと渦巻く表面に上昇する巨大な対流泡の塊です。振動は内部にも響き渡り、それらを揺るがします。これらの振動の周波数は星の温度、構造、組成に依存し、振動が表面に到達すると、星が一時的に微妙に明るくなることがあります。

これらの星の振動を研究する科学は星地震学と呼ばれ、振動の周波数によって、観測された星の質量、大きさ、年齢が明らかになります。同様に、星をより深く理解することで、天文学者は、星を周回する惑星のいくつかの特性について知ることができます。

「小惑星地震データがあれば、系外惑星の主星に関する多くの情報を得ることができ、それによって系外惑星そのものについて多くの洞察が得られるだろう」と研究リーダーであるカリフォルニア州立大学ロングビーチ校のトレバー・ワイス氏は論文で述べた。 声明。

の ケプラー宇宙望遠鏡は、太陽面通過を監視して系外惑星を探し、150,000 個の星の星地震学的測定を行うことができました。ローマンが同じことをできるかどうかを評価する際に、ワイスのチームはケプラーのデータセットをローマンの観察能力のモデルに適用しました。特に、彼らはローマンが星の振動を検出することに熟達していることを発見しました。 赤色巨星 星は明るく（検出しやすくする）、また数時間から数日の範囲の周期で高頻度で振動します。これは、ローマの銀河バルジ時間領域調査とよく一致する。この調査は、6日の70.5日間にわたり、天の川銀河のバルジにある数億個の恒星を12分ごとに安定的に監視することになる。つまり、銀河バルジが赤色巨星の波動に同調することになる。

オハイオ州立大学のマーク・ピンソノー氏は、「ローマンによる星地震学は、望遠鏡に予定されていなかったことを実行するよう要求する必要がないため可能である」と述べた。 「ローマのミッションの力は注目に値します。このミッションは、部分的には系外惑星科学の進歩を目的として設計されていますが、その主な焦点を超えた他の科学分野についても非常に豊富なデータが得られるでしょう。」

を収容する膨らみ 超大質量ブラックホール 射手座A*、天の川銀河の最も古い部分です。その星々の多くは現在老化しており、主系列からは外れて進化しています（これは、星々がエネルギーを生成する生命の段階と私たちが呼んでいるものです） 融合 コア内の水素からヘリウムへ）。

メインシーケンスを離れると、進化の次の段階になります。 太陽– 8 個未満の星のようなもの 太陽質量 膨張して赤色巨星になることです。ローマン氏が地震波を観測できた赤色巨星の数の当初の推定値は29万個だったが、より深い分析の結果、実際の数はさらに多い可能性があることが判明した。

「調査には 12 分間の間隔が必要であることがわかったので、合計 300,000 件を超える小惑星地震の検出数が強化されたことがわかりました」とワイス氏は述べています。特定の仮定によっては、その視野内にある赤色巨星の総数は 648,000 個に達し、バルジ内には 358,000 個が存在する可能性があります。

「これはこれまでに収集された中で最大の天体地震サンプルとなるだろう」とワイス氏は語った。

主星の特性を理解することで、天文学者は発見した惑星についての情報を得ることができます。たとえば、それらが地球にあるかどうかなどです。 ハビタブルゾーン。この観測はまた、恒星が赤色巨星に進化することで徐々に死を迎え始め、その後外層を脱ぎ捨てて死骸を残す惑星系の将来についての手がかりも提供するだろう。 白色矮星。これがどれだけ早く起こるかは星の質量によって決まります。より重い星は、より重い星よりも寿命が短くなります。膨張と脱落の段階で、恒星の近くを周回する惑星はすべて破壊されます。

私たちの中で 太陽系さんの場合、 水銀、 金星 そしておそらく 地球 すべては滅びる運命にあるだろう。しかし、マイクロレンズには、恒星からさらに離れた、おそらく赤色巨星段階を生き延びるのに十分な距離にある惑星を検出できるという利点がある。赤色巨星の周りの惑星とそれらの惑星の軌道を検出することにより、天文学者は太陽系の惑星にどのような運命が降りかかるのか、そして生き残るためには世界がどれほど遠く離れていなければならないのかをより深く理解するのに役立ちます。天文学者はすでに気づいています 惑星の不足 軌道を周回する赤色巨星、そしてローマンの発見は、進化した惑星系の全体像を確固たるものにするだろう。

「私たちの研究は、系外惑星の科学者がローマの測定値を文脈に当てはめることができるように、全人口の統計的特性、つまり典型的な存在量と年齢を明らかにすることになるでしょう」とピンソノー氏は述べた。

ローマンの星地震に関する発見は、惑星系について教えるだけでなく、星地震の測定値に基づく星の年齢は、天の川銀河、特にその膨らみの歴史へのガイドとして機能するでしょう。

「私たちの銀河の膨らみについては、実際のところ、塵が介在するため赤外線でしか見ることができないため、あまりわかっていません」とピンソノー氏は言う。 「そこには、驚くべき集団や化学パターンがあるかもしれません。そこに若い星が埋もれているとしたらどうなるでしょう？ローマンは、天の川銀河の中心にある星の集団について、まったく異なる窓を開くでしょう。私は驚かれる準備ができています。」

たとえば、ローマン氏がより大質量の赤色巨星の振動を測定すれば、若い星の集団が明らかになる可能性がある。これは、より重い星ほど寿命が短く、したがってより最近に形成されたと考えられるためです。

ローマ宇宙望遠鏡は現在、2026 年秋から 2027 年 5 月までに打ち上げられる予定です。その間、その星地震能力の新しい評価が、 天体物理ジャーナル。