Kepler-90の大きさが変わると、惑星の情報はどう変わるのか？
ケプラー宇宙望遠鏡はKepler-90の惑星の直径を直接見たのではなく、各惑星が星の光をどれだけ遮ったかを測定した。この比率を実際の惑星の大きさに変えるには、中心星の半径を知る必要がある。例えば、星が以前の推定より5%大きい場合、同じ量の星の光を遮った八つの惑星の半径もすべて約5%大きくなる。したがって、中心星をより正確に測定すればするほど、惑星の大きさも一緒に正確になる。
- 約6,000K 複数の研究が計算した星の表面温度
- 太陽の約1.2倍 この文書で惑星の値を計算する際に使用した星の質量
- 太陽の約1.2倍 この文書で惑星の値を計算する際に使用した星の半径
- 約848パーセク 約2,770光年に相当する地球との距離
惑星が遮った星の光から大きさをどう測るのか？
惑星が恒星の真ん中を通過すると単純に仮定すると、減少した恒星光の割合は惑星と恒星の半径比を二乗した値に近い。恒星光が1万分の1減ったなら、惑星の半径は恒星の半径の約100分の1という意味だ。この段階でわかることは実際の長さではなく、恒星と比較した大きさである。
ケプラー90の半径を太陽の1.2倍に定めることで、その100分の1をkmや地球の半径単位に変換できる。実際の分析では、惑星が恒星のどの部分を通過したか、恒星の端が中心よりどれだけ暗いか、他の恒星光が混ざったかも合わせて計算する。こうした補正を経ても、惑星の実際の半径が中心星の半径によって変わる点は変わらない。
ケプラーが直接測定したのは、惑星が遮った恒星光の割合である。惑星の実際の半径は、この割合とケプラー90の半径を一緒に使って計算する。
公転周期から星までの距離をどう計算するのか？
惑星のトランジットが14.4日ごとに繰り返されるという事実は、星の明るさデータから直接確認できます。一方で、惑星からどれだけ遠くにあるかは、その公転周期と中心星の質量を用いて計算されます。もし星の質量が20%変化すると、計算される軌道距離は約6%変化します。この変化は、同じ恒星を公転する8つの惑星すべてへの距離計算に影響を与えます。
惑星が受け取るエネルギーを決定するには、星の半径と温度も必要です。星が大きく熱いほど放出するエネルギーは増え、惑星が遠いほど届くエネルギーは少なくなります。したがって、たとえhの公転周期が1つの地球の1年とほぼ同じであっても、hと地球が同じエネルギーを受け取っているとは限りません。
Gaiaは星までの距離をどう測るのか？
地球が太陽の周りを公転している間、近くの星は非常に遠い星に対して徐々に位置が変わっていきます。ガイアはケプラー90で観測されたこの小さな角度変化を測定しました。つまり、角度が小さいほど星は遠くにいることを意味します。現在のリストには約848パーセクが含まれており、これは約2,770光年に相当します。NASAの2017年の推定で約2,545光年との違いは、星が大きく動いたからではなく、GAIAのデータと計算方法が更新されたからです。
距離やさまざまな種類の光で測定した明るさを合わせると、星が実際に放出する総エネルギーを推定できる。星の光を詳しく分けて行う分光観測では、表面温度や鉄のような重元素の比率を調べる。研究チームはこれらの値を星の進化モデルと比較して、質量や半径、年齢を計算する。研究ごとに使用するデータや方法が異なるため、約5,970Kや6,238Kのように結果に差が出る。約6,000Kと太陽の約1.2倍は複数の研究を代表する値であり、誤差がまったくない測定値ではない。
- 星の明るさの変化 通過周期と惑星・星の半径比を測定する。
- 分光観測 星の有効温度・金属含有量・表面重力を推定する。
- Gaiaの距離測定 星の距離と実際の明るさをより正確に計算する。
- 惑星の値を再計算 新たに求めた星の値で8つの惑星の半径・軌道距離・受けるエネルギーを更新する。
星と惑星の測定誤差をどう区別するのか？
星の半径を修正すると、8つの惑星の半径もすべて同じ比率で変わる。しかし、各惑星の測定誤差まで同じというわけではない。小さい惑星は遮る星光が少ないため、ノイズの影響をより受けやすい。gやhのように公転周期が長く、通過があまり観測されなかった惑星は、周期と軌道計算の誤差が大きくなる。惑星同士が互いに引き合って通過時刻を変える程度や、惑星の重力によって星が動く程度も質量計算に別の誤差を生む。
したがって、中心星を正確に測定すれば、8つの惑星の大きさや軌道をより正確に計算できるが、各惑星についてのすべての情報を知ることにはならない。Kepler-90の温度、半径、質量は、惑星を解釈するために必要な基本値である。各惑星の質量や大気、内部物質を知るには、惑星ごとに追加の観測が必要である。
Kepler-90はあまりにも遠く、写真では丸い表面を識別できず、一つの点のように見える。温度、質量、半径、距離は、星光と位置の変化を測定した後、星の進化モデルとともに計算した値である。使用したデータや研究方法によって、代表値は少しずつ異なる。
出典
- NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 Stellar Parameters
- Astronomy & Astrophysics — KIC 11442793 Stellar and Planet Analysis
- The Astronomical Journal — Kepler-90 i Transit Validation
- The Astronomical Journal — Precise Planet Radii with Gaia
- The Astronomical Journal — Gaia–Kepler Stellar Properties Catalog
- The Astronomical Journal — Kepler-90 Radial Velocities and Transit Timing
- NASA Science — Kepler Transit Method