Famous Exoplanets

K2-9b

Jul 5, 2018 by exoplanetkyo

During the K2 Kepler Mission, 31 stars were discovered that potentially had 36 orbiting planets. After extensive observations using automatic transit analysis, 21 exoplanets, including 17 new discoveries, were confirmed to be real planets, including K2-9b. K2-9b is a M2.5 ± 0.5, 110 ± 12 pc dwarf star with a radius of 2.25 (+0.53-0.96) R⊕ and an orbital period of 18.4498 days. The temperature of K2-9b is estimated to be less than 500 K, which means that the exoplanet receives about the same amount of solar radiation as the Earth. However, according to readings from the ultraviolet space telescope GALEX, UV radiation from its host star is strong enough to affect the planet’s atmosphere and it is improbable that the environment would be hospitable to life. There is still a lot to learn about this exoplanet, especially because it has a low temperature and is around the size of Earth or Neptune.

（Nami Kimura）
References:
Two Small Temperate Planets Transiting Nearby M Dwarfs in K2 Campaigns 0 and 1
Schlieder, Joshua E et al.
Publication:
The Astrophysical Journal, Volume 818, Issue 1, article id. 87, 15 pp. (2016).
Pub Date: February 2016

Famous Exoplanets, Introduction to Exoplanets

Kepler-90 i (Kepler 90 System)

Jan 9, 2018 by exoplanetkyo

Kepler-90 is a G-type main-sequence star located in the Lyra constellation, about 2545 light years from Earth.
It has a mass and volume are about 1.13 and 1.2 times that of our sun. Our sun has a surface temperature of about 5778 Kelvin and it is around 4.6 billion years old, while Kepler-90 has a surface temperature of about 5930 Kelvin and is an estimated 2 billion years old.

<Fig. 1 Imaginary Image of Kepler-90: Image credit Fuka Takagi & Yosuke A. Yamashiki>

A remarkable discovery found that Kepler-90 also has eight planets in its solar system, the same as our own. This makes Kepler-90 hold the record for most planets orbiting a star that we have discovered yet.

<Fig. 2　Planets Orbiting Kepler-90, Using the ExoKyoto Application>

NASA and Google announced n November 14, 2017, that they discovered Kepler-90i, the eighth planet in the Kepler-90 system. Kepler-90i was discovered by analyzing data from the Kepler Space Telescope using a new machine learning system developed by Google. NASA also discovered Kepler-80g using the same system.

<Fig. 3 Imaginary Image of Kepler-90i　Image Credit Ryusuke Kuroki, Yosuke A. Yamashiki>

Kepler-90’s planetary system structure is similar to that of our own solar system. All of the six inner planets are rocky planets, slightly larger than Earth or smaller than Neptune, and the two outer planets are large gas giants. The outermost planet, Kepler-90h, is a Jupiter-sized planet that orbits the host star at the same distance (1.01 AU) as the Earth to the Sun, orbiting the star in about 331 days.

Of course, there are slight differences from our solar system. The outermost planet has an orbital radius roughly equal to that of Earth, and all eight planets are squeezed into a much smaller area than the planets in our solar system. The orbits of the six inner planets are particularly small, for instance, while Mercury has an orbital period of 88 days, Kepler-90i orbits Kepler-90 in just 14.4 days. Consequently, the surface temperature of Kepler-90i can reach 640 Kelvin, and life on the surface is thought to be impossible.

Kepler90Movie

It is widely thought that the planets in the Kepler-90 system were once spread out, but for some reason have now moved closer to the host star in their current orbit.

AI produced by Google discovered the new planet by using a neural network of mathematical models, similar to how the human brain works, which identifies a planet’s signal with incredible accuracy. The AI already discovered two exoplanets after analyzing only 670 of the approximately 200,000 celestial objects observed by the Kepler Space Telescope. More exoplanets are expected to be discovered by this method in the near future.

＜村嶋慶哉・山敷庸亮＞

For more information on Kepler-90i, please visit the ExoKyoto Database:

http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/Kepler-90_iJP.html

For more information about the host star Kepler-90, please visit the ExoKyoto Database:

http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/Kepler-90JP.html

Famous Exoplanets, Introduction to Exoplanets

55 Cancri e

Sep 5, 2017 by exoplanetkyo

55 Cancri e is a super-Earth — about twice our planet’s size — that zooms around its star in 18 days. It has a surface temperature of nearly 4,900 degrees Fahrenheit (2,700 degrees Celsius). For a while, it was dubbed the “diamond planet” because scientists suggested that it was composed of diamonds and graphite. While that theory is not as popular today, the planet still remains an interesting object of study due to its high density and its very close proximity to its parent star. Several follow-up studies have yielded more insights about its super-hot surface, as well as its atmosphere.

（Credit: Rina Maeda & SGH Moriyama High School）

Astronomers discovered the planet in 2004 after looking at the spectrum of its parent star, 55 Cancri A, one of two stars in a binary system about 40 light-years from Earth in the constellation Cancer. There are at least four other planets in the same system, mostly discovered before 55 Cancri e. The team (led by the University of Texas at Austin’s Barbara McArthur) discovered subtle tugs on the parent star that could be explained by the presence of yet another planet. While the planet’s existence was challenged by a second research team in 2005, a separate team in 2006 confirmed it.

（文責：高木風香）
（修正担当：野津湧太）

For more information about 55 Cancri e, please visit the ExoKyoto Database:
http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/55_Cnc_eJP.html

Famous Exoplanets, Introduction to Exoplanets

Beta Pictoris b

Sep 2, 2017 by exoplanetkyo

Beta Pictoris b is located in the Pictoris constellation about 63 light-years from Earth. It orbits the star Beta Pictoris at 13.18 astronomical units.

The planet is about 1.65 times the size and 7 times the mass of Jupiter, it was discovered by direct imaging using European Southern Observatory’s Very Large Telescope.

Beta Pictoris b was discovered by using the Doppler effect on its rotation. As the planet moves further away from the observer, the wavelength of light becomes longer, and as the planet moves closer, the wavelengths become shorter.

Observing this change in wavelength (Doppler shift), we know that Beta Pictoris’ rotation cycle is about 8 hours, and its speed is around 100,000km/hr.

In comparison, Earth’s rotation speed is 1,700km/hr, and Jupiter’s is 47,000km/hr, which is the fastest in the solar system.

Because the planets in Beta Pictoris b’s solar system all tend to be this fast, it is implied that the relationship of speed and mass for this planet could be universal.

Beta Pictoris is a young star at only around 20 million years old, there is a debris disk around the star at about 1000 astronomical units, leading scientists to believe the system is still in progress.

Taking into consideration the passage of time and the planet’s contractions due to cold, the rotation is expected to be very fast.

Also, the planetary systems have 493 exo-comets that were discovered by a research team in France, and each comet has various trajectories that are affected by the planet’s large size and gravitational field. It is thought that the comets were originally one celestial body that broke apart into two groups of comets.

One group of comets released gas and dust due to their vigorous movement, causing them to fly close to the host star, which means that any ice present would be dried up.

The other group of comets move the same way, orbiting the planet, which means they are thought to be from one celestial body that broke apart.

Beta Pictoris is a young system that is still evolving.

What could have been happening in our solar system 45 billion years ago? This is why Beta Pictoris a subject of extremely important research.

＜文責：山中陽裕＞

References:
http://www.eso.org/public/news/eso1414/
http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7498/full/nature13253.html?foxtrotcallback=true
http://www.eso.org/public/news/eso1432/

Famous Exoplanets, Introduction to Exoplanets

GJ 1132b

Aug 24, 2017 by exoplanetkyo

(GJ1132bの想像図画：清水海羽　守山高校ハビタブル研究会)

これまでにたくさんの系外惑星が発見され、その幾つかには大気が存在することがわかってきました。しかし、それらはいずれも木星のような巨大ガス惑星でした。ところが、今回大気の存在が確認されたGJ1132bは、地球とほとんど同じ大きさの「地球型惑星」です。地球から39光年先にあるM型星GJ1132を周回するこの惑星は、地球のおよそ1.4倍のサイズと1.6倍の質量を持っています。なお、この惑星は2015年にすでに発見されており、金星と似た惑星ではないかと推測されていました。

では、一体どうしてこの惑星が大気を持っているとわかったのでしょうか。系外惑星の大気の観測は、「トランジット観測」という手法を用いて行われます。これは、恒星の前を惑星が横切った際に、我々観測者に届く恒星からの光が遮られて弱くなる現象を利用した手法です。横切る惑星のサイズが大きいほど、この減光率は大きくなります。太陽系で言えば、月や金星が太陽からの光を隠す現象、すなわち「日食」にあたります。(つい先日、アメリカ大陸での日食が話題になりましたね)ところが、この減光率が観測する光の波長によって異なる場合があります。これは、光の波長によって惑星が遮る領域のサイズが異なることを意味します。つまり、ある波長の光は透過し、別の波長の光は通さないような物質が、惑星の表面に纏わり付いていると考えられるのです。そのような物質は、ガス、つまり大気であると考えるのが妥当でしょう。

今回、様々な波長の光でGJ1132bによるGJ1132の減光率を観測した結果、全波長で平均した「惑星大気の半径」は1.43±0.16地球半径であるのに対して、固体部分(つまり惑星の「地表」)の半径は約1.375地球半径であるとわかりました。さらに、特定の波長の「惑星大気の半径」が大きいことから、この厚い大気は水蒸気とメタンを含んでいることがわかりました。

このような、大気(しかも水蒸気とメタンを含む)と地表を持った地球型惑星には、生命が存在しているかもしれません。しかし、残念ながらGJ1132bの表面温度は370℃もあると推測され、生命が存在するのは難しそうです。一方で、M型星は地球の周りにたくさん存在しており、似たような惑星が今後見つかることが期待されます。
（文責：芝池諭人）

GJ 1132 bについての詳しい情報
http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/GJ_1132_bJP.html

参考文献
The Astronomical Journal (2017): “Detection of the Atmosphere of the 1.6 M_⊕ Exoplanet GJ1132b” John Southworth1, Luigi Mancini, Nikku Madhusudhan, Paul Mollière, Simona Ciceri, and Thomas Henning (http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aa6477/meta)
BBS NEWS, Science & Environment: Atmosphere found around Earth-sized planet GJ 1132b (http://www.bbc.com/news/science-environment-39521344)
sorae.jp,天文: 地球サイズの系外惑星「GJ1132b」に大気水の存在の可能性も(http://sorae.jp/10/2017_04_07_taiki.html)

(ExoKyoto Stellar Mapを用いて表示したGJ 1132 bの位置)

(ExoKyoto Stellar Mapを用いて表示したGJ 1132 bの位置 Zoom Level 3)

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KELT-9 b

Aug 16, 2017 日本人が見つけた系外惑星 by exoplanetkyo

(Imaginary Picture of KELT-9 b and its host star KELT-9 (HD195689), credit: Miu Shimizu, Habitable Research Unit – SGH Moriyama High School)
(KELT-9 b と主星KELT-9 (HD195689) の想像図　守山高校ハビタブル研究会　清水海羽　画）

惑星と聞けばまずは、我々の住む地球のような環境、もしくは火星や木星など、太陽系の仲間たちを想像します。実際に、発見が話題になる系外惑星は、地球に似ているものや、水の存在が期待されるものが多いように感じます。それはもちろん、地球に似た環境ならば生命の存在が期待されるからですが、系外惑星の中には、我々の知る惑星環境とはかけ離れているからこそ面白いものもたくさんあります。

KELT-9 bは、恒星に匹敵するほど熱い惑星として話題になりました。はくちょう座の方向、650光年先のA型星 KELT-9 の周りを周期1.48日で公転しており、質量と半径はそれぞれ木星の2.9倍と1.9倍ほどの、巨大ガス惑星です。約１万度という主星の表面温度の高さ（太陽でも約6千度）と、そこから0.03 au しか離れていない公転軌道の近さ（水星軌道の10分の１以下）ゆえ、この惑星の表面はかなりの高温になっていることが予想されます。

実際に、惑星が主星の後ろ側に隠れる場面を観測した結果、この惑星の昼側は4600 Kという、惑星のイメージを覆すほどの高温環境であることがわかりました。我々の太陽系を含む天の川銀河にある恒星の７割以上を占めると言われるM型星でも、その表面温度は4000度に達しません。つまり、KELT-9 b は惑星でありながら、多くの恒星よりも熱い大気を持っていることになります。この温度になると、水や酸素、二酸化炭素など、惑星の大気には馴染み深い “分子” が存在できないため、この惑星の大気は原子が主成分になっていると考えられます。これまで常識だった「分子を主成分とする惑星大気」とはまったく違う、しかし内側に熱源を持つ恒星の大気とも異なる、全く新しい未知の大気です。

さらに、主星の極端紫外線（波長が91.2nm未満の非常に高エネルギーの電磁波）の放射が非常に強く、ただでさえ高温のために膨らんだ惑星大気を吹き飛ばし続けていると予想されます。その量は低く見積もっても１秒間に１万トン以上という勢いで、吹き飛ばされた大気は彗星の尾のようにたなびいて見えるかもしれません。

また、もうひとつこの惑星が面白い点は、主星の自転軸と惑星の公転軸が90度近く傾いた、極軌道にあることです。主星と同時に惑星が生まれる場合、通常は主星の自転軸と惑星の公転軸が平行になるはずですが、他の惑星との重力相互作用などいくつかの原因によって、このような変わった軌道に落ち着いた可能性があります。

今後、ハッブル宇宙望遠鏡 (HST) や、2018年に打ち上げが予定されるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) などの観測によって、大気流出の様子や大気の成分の調査が期待されます。これまであまり調べられてこなかった、高温の星を回る惑星の一生についての、新たな知見につながるかもしれません。

KELT-9 b を発見したKELTサーベイは、これまでのトランジット法による惑星探査計画では明るすぎて調べられなかった恒星をターゲットとし、小型の望遠鏡を用いて全天を探査するプロジェクトです。今回の発見には、日本の成田憲保氏と福井暁彦氏も参加しています。
(文責　石川裕之 (総合研究大学院大学・国立天文台))
(修正担当　佐々木貴教）

KELT-9 bははくちょう座に位置し、Kepler観測領域の近くにある。主星KELT-9 (HD 195689) は視等級 7.6 スペクトル A0型の星で、太陽系から615 光年離れている。肉眼や双眼鏡でも観測できる星であるので、夏の大三角形とともに機会があれば探してみてはいかがだろうか？