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 1.パルサータイミング法

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太陽系外惑星はどのようにして発見されるのでしょうか?

ここでは、パルサータイミング法についてご案内します。

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 1.パルサータイミング法



 この方法は、「パルサー」と呼ばれる非常に短い周期の電波(パルス)を発する天体において、パルス周期の時間変化を捉える方法です。

 まず、このパルスを発する天体の正体は何かと言うと、太陽の約10〜20倍の重さをもつ恒星が進化の最終段階で超新星爆発を起こしたあとに残る、主成分が中性子の「中性子星」と呼ばれる天体です。中性子星は太陽ほどの重さを持ちますが、半径は10km程度と非常にコンパクトです。この超高密度の天体は非常に高速(数ミリ秒から数秒の周期)で自転していて、一部の中性子星からは自転に同期した電波が観測されます。これがパルサーです。

 通常、パルサーで観測されるパルスは非常に規則正しい周期性を持っていますが、パルサーのまわりを何か別の天体が回っている場合は、その天体から受ける重力の影響で規則正しいパルスの周期が徐々に変化します。このパルス周期の時間変化を捉える事で、パルサーの周囲に存在する惑星を発見することが可能です。この手法を「パルサータイミング法」といいます。ヴォルシュチャンとフレイルは、この手法を用いて1992年にパルサー「PSR1257+12」のまわりで2つの地球質量程度の惑星を発見しました(後に3つ目も発見)。

 このPSR1257+12をまわる2つの惑星は、太陽系外の惑星という意味では世界で初めて確認された惑星です。
しかし、これらの惑星の中心星は超新星爆発という極めて莫大なエネルギーを放出する爆発現象を経て形成された天体であり、おそらく惑星は爆発後に残った物質から2次的に形成されたのではないかと考えられています。惑星の正確な形成メカニズムについてはまだ明らかになっていませんが、いずれにしても、これらの惑星は太陽系の惑星とは似ても似つかない環境をもつ事だけは確かです。このような理由から、1995年に太陽型星まわりで初めて発見された惑星ペガスス座51番星bが最初の系外惑星として扱われることもあります。 

文責: 福井暁彦(国立天文台)




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