Research press release



Astrophysics: Planet’s helium wind could tell tale of atmospheric evolution



今回、Jessica Spakeたちの研究グループは、ハッブル宇宙望遠鏡を用いて、小型のオレンジ色の星を周回する系外巨大ガス惑星WASP-107bのスペクトルの近赤外域における吸収を調べた。その結果、励起ヘリウムの特徴を1万833オングストロームの波長に見いだした。このシグナルの振幅からは、10億年ごとにWASP-107bの総質量の0.1~4%に相当する大気が散逸していることが示唆されている。WASP-107bは、木星に近い大きさだが、質量は木星の約8分の1で、既知の惑星の中で最も密度の低いグループに分類され、その引力では大気をほとんど保持できない。WASP-107bの親星は、紫外線を放射してWASP-107bの大気ガスを加熱するため、この大気ガスが急速に膨張し、宇宙空間に向かって風のように空気を吹き出す。今後ヘリウムを豊富に含む大気を有する惑星をさらに発見することで、太陽系外惑星の形成と進化を探究する新しい方法が得られる可能性がある。

Helium has been detected in the escaping atmospheric wind of a giant exoplanet for the first time, according to a paper published in this week’s Nature.

Helium is the second-most common element in the Universe and a major component of the gas giants in our Solar System. Although we expect to find helium in gas giants elsewhere, searches until now have been unsuccessful. Exoplanetary atmospheres are normally studied by observing the planets pass in front of their stars and measuring the absorption of light by their outermost atmospheres. Previous searches for escaping atmospheres have tended to look for absorption in the ultraviolet part of the spectrum, which is difficult with current technology and only works for the closest planets.

Jessica Spake and colleagues instead looked for absorption in the near-infrared part of the spectrum of WASP-107b - a gas giant orbiting a small, orange star - using the Hubble Space Telescope. The authors found a signature of excited helium at a wavelength of 10,833 angstrom. The signal’s amplitude suggests that WASP-107b’s atmosphere is leaking away at a rate of 0.1%-4% of the planet’s total mass every billion years. Despite being similarly sized to Jupiter, this exoplanet is eight times less massive - one of the least dense known - and its gravitational pull is scarcely able to retain its atmosphere. With its host star emitting ultraviolet radiation and heating up WASP-107b’s atmospheric gases, they expand rapidly and blast into space like a wind. Finding other planets with helium-rich atmospheres could provide a new way of exploring the formation and evolution of exoplanets.

doi: 10.1038/s41586-018-0013-6|英語の原文

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