Kepler-90 iとdの間に別の惑星はあるのか？
Kepler-90 iの公転周期は約14.45日で、次に確認されたdの周期は約59.74日です。公転周期が一度に4倍以上に長くなるこの区間では、まだ惑星は発見されていません。しかし、発見されていないという事実は、惑星が存在しない証拠ではありません。2025年の研究では、この区間の中間軌道に地球の1.3倍の大きさの惑星が恒星の前を通過しても、Keplerデータでその信号を見つける可能性が50%未満であると計算されました。
- 約59.74日 繰り返しの通過で測定したdの公転周期
- 約4.13倍 iからdに伸びる公転周期
- 地球の約2.87倍 通過の深さと恒星の大きさから求めたdの半径
- 50%未満 中間軌道に置かれた地球1.3倍の大きさの惑星の信号を見つけた割合
小さな惑星のトランジットはなぜ見逃しやすいのか？
現在知られている惑星を恒星に近い順に置くと b、c、i、d である。i と d の公転周期の差は約 45.3 日であり、周期を基準とした中間地点は約 29.4 日である。この周期で回る惑星があれば、Kepler が観測した約 4 年の間に恒星の前をおおよそ 50 回通過することができる。回数は多く見えるが、惑星が遮る恒星光の量が非常に少なければ、雑音の中で見つけるのは難しい。
地球の 1.3 倍の大きさの惑星が Kepler-90 の前を通過すると、恒星光は約 1 万分の 1 減少する。観測中断や恒星自体の明るさの変化、機器の雑音、すでに知られている複数の惑星の信号が重なると、このような小さな変化は埋もれてしまうことがある。実際にサイズが似た i も同じ資料にあったが、いくつかの解析で見逃された。2017 年に人工知能がこの信号をまず検討すべき候補として選び出し、その後別の統計検証を経て惑星として確認された。
恒星の前を何度も通過する惑星も、信号が小さい場合は資料で見逃されることがある。まだ信号を見つけられなかったという事実だけで、惑星が存在しないと結論づけることはできない。
惑星が存在する可能性と発見できる可能性はどう違うのか？
2025年、研究チームはiとdの間に仮想の惑星を置き、2つの試験を行った。まず、この惑星が周囲の惑星と衝突せず、長期間軌道を維持できるかを計算した。地球の数倍から数十倍の質量を持つ複数の計算結果では、仮想惑星は安定した軌道を維持した。これは、iとdの間に惑星が存在できるスペースがあることを意味するが、実際に惑星が発見されたことを意味するわけではない。
次に、研究チームは実際のケプラー資料のノイズと惑星探索の過程を反映し、仮想信号をどれくらいの頻度で検出できるかを計算した。中間軌道に地球の1.3倍の大きさの惑星を置いた場合、恒星の前を通過するように設定しても半分以上を見逃した。したがって、小さな惑星の通過が実際のデータに残っている可能性がある。外側の巨大惑星の重力が仮想惑星の軌道を傾け、恒星の前を通過できないという説明は、計算では十分な効果を示さなかった。
安定した軌道が可能であるという計算は、隠れた惑星を発見したという意味ではない。外側の巨大惑星の影響が弱かったという結果も、恒星の前を通過しないすべての惑星が存在しないと判断するものではない。現在確認されている事実は、iとdの間に惑星が存在しないのではなく、信頼できる追加の信号がまだないということである。
Kepler-90 dの大きさで空いた軌道を説明できるのか？
dの半径は地球の約2.87倍で、内側のb・c・iよりはるかに大きい。この程度の大きさは、岩石核の上に水のように蒸発しやすい物質や水素・ヘリウムの大気を多く持つ惑星でよく見られる。しかし、大きさだけでは内部の物質を特定することはできない。NASA Exoplanet Archiveの約8.6地球質量も、dの重力を直接測定した値ではなく、似た大きさの他の惑星の統計から推定した値である。
iの次にあるdで惑星の大きさが突然大きくなる様子は、惑星系が形成され大気を失った過程を研究する手がかりになる。しかし、iとdの間隔が広いため、dが大きくなったとか、dが周囲の小さな惑星を押し出したという証拠はない。dの実際の質量と軌道の形状、中間の惑星の存在の有無を知る必要があり、このような説明を検証できる。
- 現在の観測 iの14.45日とdの59.74日の間で確認された通過信号はない。
- 仮想信号の探索 大きさと周期を定めた仮想惑星の信号をデータに入れ、どのくらいの頻度で見つけられるかを計算する。
- 軌道安定性の計算 仮想の惑星が周囲の惑星と衝突せずに軌道を維持できるかを確認する。
- 追加観測 星の明るさのデータを再分析し、通過時刻や星の動きから追加の惑星の影響を探す。
dの環境と隠れた惑星にはどのような関係があるのか？
dは星から約0.32AU、約4,790万km離れている。dが受けるエネルギーは地球が太陽から受ける量の約18倍と計算される。星光を反射する程度と熱の移動を単純に仮定した温度は約520K、摂氏約247度である。この値は実際の大気や表面で測定された温度ではなく、dの雲や色、内部の様子も直接観測されていない。
追加の惑星を探すには、ケプラーの星明るさデータをより敏感な方法で再分析し、疑わしい信号が同じ周期と形で繰り返されるかを確認する必要がある。惑星の重力によって星が動く速度や既存の惑星の通過時刻が変わる程度を見つける方法もあるが、ケプラー-90のように遠く暗い星では測定が難しい。現在はiとdの間に追加の惑星があるかどうかを判断するには観測データが十分ではない。
出典
- NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 d Parameters and Mass Provenance
- The Astronomical Journal — The Gap–Giant Association: Are Planets Hiding in the Gaps?
- The Astronomical Journal — Identifying Exoplanets with Deep Learning
- The Astronomical Journal — Final Kepler Mission Transiting Planet Search
- NASA Exoplanet Archive — Kepler Completeness and Reliability
- Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
- NASA Science — Kepler Transit Method