ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でケプラー51系に新惑星を発見(New planet in Kepler-51 system discovered using James Webb Space Telescope)

ad

2024-12-03 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学と大阪大学の研究チームは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)を用いて、これまでに3つの超低密度「スーパー・パフ」惑星が知られていたケプラー51系に、新たな惑星を発見しました。当初、研究者たちはケプラー51dのトランジット(恒星面通過)を観測する予定でしたが、予測よりも2時間早く通過が始まることを確認しました。この予期せぬタイミングのズレを詳しく調査した結果、他の惑星による重力的な影響、すなわちトランジットタイミング変動(TTV)が原因であることが判明しました。さらに、既存のモデルに4つ目の惑星を加えることで、このタイミングのズレを正確に説明できることが分かりました。この新たな惑星の発見は、TTV法による初の惑星発見例となります。ケプラー51系の既知の3惑星は、土星ほどの大きさでありながら地球の数倍の質量しか持たず、その密度は綿菓子のように非常に低いことが特徴です。今回の発見により、この特異な惑星系の形成過程や進化について、さらなる理解が期待されています。

<関連情報>

ケプラー51系に第4の惑星、通過タイミングの変化で明らかに A Fourth Planet in the Kepler-51 System Revealed by Transit Timing Variations

Kento Masuda, Jessica E. Libby-Roberts, John H. Livingston, Kevin B. Stevenson, Peter Gao, Shreyas Vissapragada, Guangwei Fu, Te Han, Michael Greklek-McKeon, Suvrath Mahadevan,…
The Astronomical Journal  Published: 2024 December 3
DOI:10.3847/1538-3881/ad83d3

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡でケプラー51系に新惑星を発見(New planet in Kepler-51 system discovered using James Webb Space Telescope)

Abstract

Kepler-51 is a ≲1 Gyr old Sun-like star hosting three transiting planets with radii ≈6–9 R and orbital periods ≈45–130 days. Transit timing variations (TTVs) measured with past Kepler and Hubble Space Telescope (HST) observations have been successfully modeled by considering gravitational interactions between the three transiting planets, yielding low masses and low mean densities (≲0.1 g cm−3) for all three planets. However, the transit time of the outermost transiting planet Kepler-51d recently measured by the James Webb Space Telescope 10 yr after the Kepler observations is significantly discrepant from the prediction made by the three-planet TTV model, which we confirmed with ground-based and follow-up HST observations. We show that the departure from the three-planet model is explained by including a fourth outer planet, Kepler-51e, in the TTV model. A wide range of masses (≲MJup) and orbital periods (≲10 yr) are possible for Kepler-51e. Nevertheless, all the coplanar solutions found from our brute-force search imply masses ≲10 M for the inner transiting planets. Thus, their densities remain low, though with larger uncertainties than previously estimated. Unlike other possible solutions, the one in which Kepler-51e is around the 2:1 mean motion resonance with Kepler-51d implies low orbital eccentricities (≲0.05) and comparable masses (∼5 M) for all four planets, as is seen in other compact multiplanet systems. This work demonstrates the importance of long-term follow-up of TTV systems for probing longer-period planets in a system.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました