系外惑星とは何ですか?また、どのように発見されるのでしょうか?

最近のTESSミッションの開始により、系外惑星の探索が再び注目を集めています。この用語は王立スペインアカデミーの辞書には掲載されていませんが、これは多くの専門分野でよく見られる状況です。一方、Fundéu BBVA はこの単語を認識しており、ハイフンなしで一緒に書くことも推奨しています。

系外惑星とは何ですか?この質問は単純なように見えますが、複雑です。 2006 年、国際天文学連合(IAU) は「惑星」と「準惑星」という用語を区別しました。その結果、衝撃的なニュースがもたらされました。冥王星はもはや公式には惑星とはみなされず、準惑星として記述され始めました。

「惑星」と「準惑星」という両方の概念は、太陽の周りを周回し、「静水圧平衡を獲得するために剛体力に打ち勝つのに十分な質量」を持つ天体を指します。系外惑星の定義では同じことは起こりません。パリ天文台によると、これまでのところ、何をそのようにみなすべきかについて合意は得られていない。

現在、系外惑星という用語は、太陽系の外にあるすべての惑星、つまり太陽系外惑星を指すことが受け入れられています。この問題に関する IAU 作業部会は、系外惑星が持つべき 3 つの特徴を特定しました。それは、重水素の熱核融合の限界質量を下回る真の質量を持つ天体であること、[太陽とは異なる] 恒星または恒星の残骸の周りを回転し、質量を示すことです。および/または太陽系の惑星の限界として使用されるサイズよりも大きいサイズ。

しかし、パリ天文台は、現時点では、私たちの場合にどのような限界が存在するかは決定されていないため、系外惑星の暫定的な記述は不正確であると続けています。一方、この状況は驚くべきことではありません。最初の系外惑星が発見されたのは今から四半世紀ほど前です。 1992 年、アレシボ天文台 (プエルトリコ) の 2 人の天文学者は、非常に短く一定の間隔で放射線を放出するリッチと呼ばれる奇妙な星の周りを回る一連の世界を記述しました。実際には、この星は一種の灯台として機能し、つまりパルサーでした。

3年後の1995年、大西洋の両側の2つの科学者チームが、太陽に似た恒星の周りを回る最初の系外惑星を発見した。この発見は、惑星が太陽系の境界の外側に存在し、それらが私たちの星と同様の星を周回できることを初めて実証したため、本当に衝撃的でした。それ以来、科学界はさまざまなミッションのおかげで数千の系外惑星の検出に成功しており、最もよく知られているのはケプラー望遠鏡です。しかし、太陽系の外にどのような世界が存在するのかをどのように観察するのでしょうか?

交通手段

系外惑星を探索する際に最も重要な手法はトランジット法と呼ばれます。その目的は、恒星からの明るさを測定することです。恒星と地球の間を系外惑星が通過すると、私たちに届く明るさが周期的に減少するため、その領域に太陽系外惑星が存在することが間接的に推測できます。ケプラー望遠鏡とその後継のK2がこのアプローチのおかげで太陽系外の世界を発見することに近年大きな成功を収めていることを考慮すると、この方法論はTESSミッションでも使用されることになる。

天文測定

天文学の分野の 1 つは天文法と呼ばれ、星の位置と固有運動を分析することで構成されます。この種の研究のおかげで、系外惑星が周回する星に及ぼす小さな擾乱を測定することで、系外惑星を検出することが可能になります。ヨーロッパ南方天文台（ESO）によると、これまでのところこの技術を使って太陽系外惑星は発見されておらず、成功したガイアミッションでもこの技術が応用されている。

半径方向速度追跡

星は、系外惑星の引力によって生成された小さな軌道内を移動するにつれて、自らの軌道を完了するまで、私たちに近づいたり遠ざかったりします。彼らはESOから説明するように、地球からの観察者の視線に沿った星の速度は、動径速度と呼ばれます。このパラメータのわずかな変動により、星のスペクトルに変化が生じます。つまり、その動径速度を追跡すれば、ラシーラ（チリ）に設置されたHARPS装置と同様に、新しい系外惑星を検出できるということだ。

パルサークロノメトリー

最初の太陽系外惑星はパルサーの周りを公転していました。つまり、それらは短い一定の間隔で放射線を発する一種の恒星のビーコンを周回していました。系外惑星がこのタイプの星の周りを回転すると、地球に到達するビームが影響を受けるため、系外惑星が実際にそのパルサーの周りを回転していることを知る手がかりとなります。

重力マイクロレンズ

太陽系外の惑星を間接的に検出する最新の技術は、重力レンズの使用に基づいています。大きな物体の重力は、遠くの物体から来る光を曲げ、増幅する可能性があります。言い換えれば、この現象は宇宙レベルでの望遠鏡として機能し、系外惑星やブラック ホールの場合のように、光をほとんどまたはまったく発しない物体を研究できるようになります。

系外惑星を直接観測するのはなぜ難しいのでしょうか?

太陽系の外で新しい惑星が発見されると、通常、プレスリリースやニュースには、太陽以外の星の周りを回る世界がどのようなものかを再現したカラフルなイラストが添えられます。系外惑星を直接検出することは非常に困難です。主星の光と仮想世界の光とのコントラストが非常に大きいため、太陽系外惑星の実際の画像を取得することは非常に困難です。

複雑だからといって、それが不可能であるというわけではありません。さまざまな天文学者チームが、2004 年に初めて太陽系外惑星の直接写真を撮影することに成功し、その後 2008 年、2017 年、あるいはつい数日前にも撮影が行われました。これらのぼやけた画像は、太陽以外の星を周回する新しい世界が明らかになったときに私たちが慣れ親しんでいる素晴らしい図とは対照的であり、太陽系外の惑星を発見することが今日でもいかに難しいかを示しています。