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TRAPPIST-1/1d：水の惑星？

「WASP-39b：水分子が多めのHot Saturn」で書いたのは、ハビタブルゾーンには入らない

惑星でしたが、今度は「Red dwarf Ross 128/128b ：赤色矮星」に近い、そして、1972年の

映画「惑星ソラリス」に近いイメージの、ハビタブルゾーンの「水の惑星？」の、お話です。

# 2016年にTRAPPISTにより発見されたのは内側の2.5惑星で、主星はそれよりずっと前、

# 1997年に2MASSにより発見されています。勘違い的記事が多いので要注意です。（笑）

「TRAPPIST-1 Planets Probably Rich in Water」（ESO）2018/02/05

「10 Things: All About TRAPPIST-1」（NASA）2018/02/21

Artist’s impressions of the TRAPPIST-1 planetary system (ESO/M. Kornmesser)

TRAPPIST-1の位置 (ESO/IAU and Sky & Telescope / Wikimedia Commons)

みずがめ座φ近傍の黄道近く、星図の赤丸の範囲です。(Google Sky)

2MASS/N PAIRTEL 1.3m (Rae Stiening/Mt. Hopkins) Fred Lawrence Whipple Observatory

2MASS/S SMARTS 1.3m (CTIO/SMARTS) Cerro Tololo Inter-American Observatory

主星は1999年に2MASSによって発見され、2MASS J23062928-0502285と命名された

赤色矮星です。地球からは約40光年離れており、直径は太陽の0.117倍、質量は

太陽の0.08倍、表面温度は2,559Kと非常に低く、超低温矮星とも呼ばれています。

TRAPPIST(Alexandre Santerne/ESO/Wikimedia Commons) VLT(ESO/Wikimedia Commons)

2016年5月、TRAPPISTにより3つの惑星が発見され、VLTにより3つの地球サイズの

惑星の軌道要素（bとcはほぼ判ったものの、dは未確定）も求められて、TRAPPIST-1と

改名されました。

「Promising worlds found around nearby ultra-cool dwarf star」（NASA）2016/05/01

2016年7月、ハッブル宇宙望遠鏡により、bとcの2つの惑星では、少なくとも水素と

ヘリウムの含有量が多めである、という観測結果を得ます。

「NASA's Hubble Telescope makes first atmospheric study of Earth-sized exoplanets」（NASA）2016/07/19

Hubble(NASA/Wikimedia Commons) Spitzer(NASA/JPL-Caltech/Wikimedia Commons)

2017年2月までの間に、Spitzer、Hubble、VLT、などの観測結果により、dは実は

d,e,f,gの4つの惑星であることが判明、更にその外側にもうひとつの惑星hを発見。

（Spitzerは冷却用素材が尽きているため、warm mission（使える機能だけ）を使用。）

この7つの惑星のうちe,f,gの3つはハビタブルゾーンの地球型の惑星であること、

そして新たに発見されたhは（詳細な観測が必要だが）雪か氷の惑星らしいこと、

などをまとめて、2017年2月に発表されました。

「NASA telescope reveals largest batch of Earth-size, habitable-zone planets around single star」（NASA）2017/02/21-22

Spitzer の発表時のイメージ。軌道と水の状態を示しています。（NASA/JPL-Caltech）

Artist's rendition of Kepler (NASA/JPL-Caltech/Wendy Stenzel/Wikimedia Commons)

また、NASAのもうひとつの観測衛星Kepler（故障後に残された機能だけで行っているK2）

での詳細な観測により、b-gの6つの惑星が軌道共鳴の関係にあることが確認されました。

このことから、すべての惑星の軌道が太陽系で言う金星より内側なのに、主星からの

エネルギー輻射が太陽の1/2,000程度しかないため、TRAPPIST-1hは氷に覆われている

だろう、という予測がたてられました。

「Astronomers confirm orbital details of TRAPPIST-1h」（NASA）2017/05/17

2017年8月までに、TRAPPIST-1は太陽系の45億年より古い54-98億年前のもので

あること、内側のb,cの2つでは潮汐ロックしているであろうこと、主星の活動が穏やか

であるために、外側のg,hの2つでは水や大気が存在しうること、同じ理由で太陽の

予測寿命100億年や知りうる範囲での宇宙の寿命の137億年を大幅に上回る900億年

に届くかも知れないこと、などが順次判ってきました。

「TRAPPIST-1 is older than our solar system」（NASA）2017/08/11

2018/02時点での太陽系の惑星との比較 (NASA/JPL-Caltech/Wikimedia Commons)

2018年02月までにHubble、Spitzer、Kepler、SPECULOOSなどから集まった

これまでより更に詳細なデータにより、より多くのことが判って来ました。

・bでは暴走温室効果が起きている

・c,eの2つはほぼ岩石で構成されている

・他の5つでは海、氷、あるいは厚い大気を含んでおり、特に、

　dではその質量の5%が水である（地球での水の比率の250倍！）

・eは地球よりも密度が高く、岩石と鉄で構成されている

・f,gでは表面温度が低く、水は氷の形になっている

・gでは水素やヘリウムで構成された大気の存在を否定できなかった

「New clues to compositions of TRAPPIST-1 planets」（NASA）2018/02/05

「Hubble probes atmospheres of exoplanets in TRAPPIST-1 habitable zone」（NASA）2018/02/05

HubbleによるTRAPPIST-1d,e,f,gのスペクトル分析結果。（NASA/ESA/Z. Levy (STScI)）

dは水より軽い分子が少なく水の比率が高いのと、fは水より重い分子が多いのが判ります。

ここから先は、2019年に打ち上げを予定しているジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や、

2024年に稼働開始を予定しているELTの観測結果により、精度向上が期待できます。

「NASA’s James Webb Observatory Prepares for Additional Testing」（NASA）2018/03/13

「First ELT Main Mirror Segments Successfully Cast」（ESO）2018/01/09

James Webb Observatry Testing (NASA/Chris Gunn)

artist’s rendering of the E-ELT (ESO/L. Calçada/ACe Consortium)