Research press release

【惑星科学】成層圏を持つ太陽系外惑星

Nature

Planetary science: Exoplanet goes stratospheric

超高温の太陽系外巨大ガス惑星WASP-121bの観測結果を報告した論文が、今週掲載される。この観測結果からは、WASP-121bに成層圏(大気の上層部にあり、高度が上がると気温が上昇する)が存在することが示唆されている。

地球を取り巻く大気の層は、気温によって記述できる。成層圏の気温は、地上に接する対流圏の気温よりも高い。太陽系外惑星が成層圏を持つことは理論的に可能だが、それを確かめる唯一の方法は、リモートセンシングを用いた成層圏の化学的特性の解析だ。これまでに太陽系外惑星に成層圏があるという主張がなされているが、太陽系外惑星の親星が大きく変動すること等さまざまな課題があるために疑問が残っている。

Thomas Evansたちの研究グループは、地球から270パーセク(880光年)の距離に位置するWASP-121bについて、ハッブル宇宙望遠鏡による観測を2016年11月に行い、スピッツァー宇宙望遠鏡による観測を2017年1月に行った。Evansたちは、水に相当する輝線の特徴を発見し、WASP-121bに成層圏があると結論づけた。また、Evansたちは、気温の逆転が観測された原因について、酸化バナジウムの存在である可能性が非常に高いとし、酸化チタンの存在を示す弱い証拠も明らかにした。WASP-121bのスペクトルは、成層圏のスペクトル的に分解された特徴が輝線中に見られる初めての太陽系外惑星の事例となった。

Observations of the gas-giant exoplanet WASP-121b, reported in Nature this week, suggest that the ultrahot planet has a stratosphere - a layer in the upper atmosphere in which temperature increases with altitude.

Earth’s atmosphere consists of layers that can be delineated by temperature. The stratosphere is warmer than the troposphere, which is just above the surface. Exoplanets could, in theory, have stratospheres, but the only way to determine this is via the analysis of their chemical properties using remote sensing. A previous claim has been made for an exoplanet having a stratosphere, but this remains open to question owing to various challenges, including the high variability of its host star.

Thomas Evans and colleagues report observations of WASP-121b - a gas giant located about 270 parsecs (880 light years) away - made in November 2016 and January 2017 using the Hubble Space Telescope and the Spitzer space telescope, respectively. They report features in the emission lines corresponding to water, which leads them to conclude that the planet has a stratosphere. The authors say the observed temperature inversion is probably caused by the presence of vanadium oxide, with weaker evidence for titanium oxide. The WASP-121b spectrum is the first exoplanet to show spectrally resolved features of a stratosphere in emission.

doi: 10.1038/nature23266|英語の原文

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