遠方の恒星を周回する惑星、クレジット: NASA

Worlds Around Other Stars

From the moment I picked up my first astronomy book and discovered that the stars were like our sun, only very far away, it seemed obvious to me that planets around other stars must be commonplace, many of them surely harboring life. There were so many stars in the sky, it was hardly likely that our situation was unique. Yet in those days, not a single example of an extrasolar planet had been found, so it was still a matter of speculation.

In an episode of the Cosmos TV series, Carl Sagan informs a group of school children that within their lifetimes we should be able to figure out whether planets exist around nearby stars.

“That will happen in your lifetime,” he predicted. “And it will be the first time in the history of the world that anybody found out, really, if there are planets around the other stars.”

Over six thousand such exoplanets have since been discovered, of the several tens of billions that are believed to exist in the Milky Way galaxy. There are numerous techniques for detecting exoplanets, but the one illustrated above involves measuring how the brightness of a star drops as the planet moves in front of it – an event known as a “transit.” If an exoplanet’s orbital plane is somewhat aligned with our line of sight to the star, then we should see the star’s light grow slightly dimmer at the beginning of the transit, brightening up again when the transit is complete.  Exoplanet Watch is a citizen science project open to anyone who would like to participate. By taking part in the program, you can help fine tune the available data on exoplanet transit times allowing scientists to make more efficient use of space-based telescopes such as Kepler and TESS.

私たち地球に住む天文学者にとって、このプロセスは示差測光と呼ばれます。それは、ターゲットの星からの光を測定し、これを空の同じ部分にある他の基準星のデータと比較しているためです。系外惑星の通過は対象となる星からの光にのみ影響を与えるため、比較対象の星が暗くなっているのが見られるデータは、おそらく大気のノイズによるものであるため、破棄することができます。



  • これは私たちの天文台から撮影された通過光度曲線の例です。これまで、私は前面に IR/UV フィルターのみを備えたカラー カメラを使用してきました。私のプロセスは基本的に次のとおりです。

    ★ 夜間を通じて一連の 30 秒の露出を撮影します。通過中ずっと、目標の星があなたの位置から見えることを確認してください。 NASA の乗換検索を使用して開始時刻と終了時刻の推定値を取得し、安全のためにその時間枠の両側に数時間のバッファを追加します。

    ★ 次に、画像を調整し、カラーからグレースケールに変換します。

    ★ 画像を解決することは重要です。つまり、すべての露出を適切に調整できるように、すべてのデータ ファイルに正確な座標が含まれている必要があります。

  • ★ 次に、ターゲットとなる星の座標と比較する星の座標をメモし、この情報を NASA の測光ソフトウェア EXOTIC に入力します。
    ★ 最後に、EXOTIC プロセスを実行します。これには、光度曲線と関連データ ファイルが生成されるまでに数時間かかる場合があります。うまくいけば、通過中の系外惑星の存在を示す素晴らしい光の曲線が得られることを願っています。

  • Star field showing location of Exoplanet K2-18b captured from Bracken Observatory

    これは、ケプラー探査機によって発見された赤色矮星 K2-18 の画像で、その周りを少なくとも 2 つの惑星が周回していることがわかります。

     

  • それらの惑星の 1 つである K2-18b は、その星のハビタブルゾーン (生命にとって好ましい条件が揃っている領域) で発見された最初の系外惑星であるため、特別な注目に値します。より具体的には、ハビタブルゾーンとは、惑星の表面に液体の水が存在すると予想される星の周囲の領域を指し、これは生命体の進化に不可欠であると考えられています。

    惑星自体は見えず、画像中央の大きな星の真下に見える母星のみが見えます。ラベルを付けましたが、表示するには拡大する必要があります。この惑星は地球より大きく、私たちから124光年の距離にあります。実際、光の光子が私の望遠鏡に入り、私のセンサーに影響を与えてこの画像を作成しました。ちょうど 1901 年の万国博覧会がニューヨークで開幕したとき、光子は旅を始めました。

What's Next?

For future exoplanet observations, I’ll be switching to a mono camera with filters appropriate to the target. With any luck, that should help to reduce the noise and get a clearer signal from some of the fainter targets out there. Just as Sagan predicted the discovery of exoplanets, I would say that within the lifetime of anyone born after 2010, there is good chance that they will see the first direct imaging of an Earth-type planet around another star, along with a clear indication of extraterrestrial life. As a planetary inhabitant myself, I find that prospect very exciting!