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時々、科学は非常に直観に反しているように見えることがあります。たとえば、天文学では、より少ない光でより多くのものが見えることがあります。好例: ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) による観測での巨大惑星の出現。このとき、天文学者は惑星の親星からの光を遮断する方法を発見しました。
太陽系外惑星、あるいは 系外惑星問題となっているのは、エリダヌス座51番星b（51 ERI b）、約11番星と同じ質量を持つ巨大ガス惑星である。 木星 約97光年離れた恒星を周回しています。 51 ERI b は 2015 年に地上の望遠鏡によって発見されましたが、JWST によるシステムの観測ではこの惑星は見つかりませんでした。それは失敗ではありませんでした JWST 自体;人類がこれまで地球周回軌道に打ち上げた中で最も強力な望遠鏡の観測能力を疑う人は誰もいません。代わりに、それは恒星 51 ERI A からの星の光がこの恐ろしいほど巨大な世界を覆い隠した結果でした。
最も明るい惑星は主星よりも 10 万倍暗いため、それらを発見することは、灯台の周りをホタルが飛び交うのを観察するようなものです。コロナグラフと呼ばれるツールを使用して星をさえぎっても、星の光をすべて止めることができるわけではないため、惑星を明らかにするには十分ではありません。
この明らかな問題に対する唯一の解決策は、星の光を消し去るコンピューター プログラムです。
「過去20年間、天文学者たちは別の星を観察し、その画像を参考にすることでこの問題に取り組んできました」とノースウェスタン大学のジェイソン・ワン氏は言う。 声明で説明した。 「その後、元の観測結果からその参照画像を差し引いて不要なまぶしさを取り除き、隠れてしまう可能性のあるかすかな惑星を明らかにします。」
ただし、このプロセスには問題があります。最も安定した望遠鏡でも「ぐらつく」ことがあります。たとえば、JWST では、その温度を維持するために極低温冷却器が必要です。 NIRCam 機器は極度に冷えており、クーラーには小さなモーターが付いているため、ミラーが振動する可能性があります。この動きは、たとえわずかであっても、星の光の散乱を引き起こします。
その結果、惑星を隠すのに十分なまぶしさが残ることになるが、Wangらはこの問題に対する新しいアプローチを開発した。
より安定したデジタルツインを望遠鏡で実現
チームが採用した新しいアプローチは、Physics-based Learning for Imaging Planets (FLIP) と呼ばれるもので、望遠鏡のデジタル「ツイン」の作成が含まれます。本質的には、星の光が望遠鏡の鏡を通って検出器に到達する様子をシミュレートする仮想レプリカです。
この双子は、元の望遠鏡にある何百万もの小さな欠陥を考慮して微調整されます。その後、デジタルツインは、実際の望遠鏡からの観測結果と一致するまで微調整されます。天文学者は、元の画像からシミュレートされたグレアを除去できます。
この技術の有効性を評価するために、研究者らは既知の系外惑星HIP 65426とHIP 65426を含む2つの恒星系のJWST観測を再度調べた。 51 エリダニもう 1 つの星系、TYC 5899 には既知の惑星がありません。
ウォッチオン
研究者らは、暗い系外惑星の検出という点で、FLIP が従来の画像処理技術よりも 2 ～ 15 倍優れていることを発見しました。これにより、2 年前に JWST が収集したデータから ERI b が明らかになりました。
「私たちは、これまで人々が見ることができなかった惑星を実際に回復できることを証明しました」とワン氏は語った。 「これは実際のシナリオにおける実際のデータです。データを最適な方法で分析するための適切なツールがなかったため、科学が放置されていました。」
研究チームは、星のまぶしさによって隠されていたこれまで未発見の系外惑星を回収するために、FLIPが他の天文学者に採用されることを期待している。
これは大きな恩恵となる可能性があります NASAが提案するハビタブルワールド天文台これは、遠く離れた太陽のような星の周りを回る地球に似た惑星を直接撮影することを目的としています。
ノースウェスタン大学のチームリーダー、ロドリゴ・フェレール・チャベス氏は、「他の恒星の周囲に、私たちの太陽系にあるような惑星は存在しない」と語った。 「それらは存在しないのではなく、私たちには見えないのです。
「技術を向上させるたびに、新しいタイプの惑星が発見されます。より多くの惑星を発見することで、惑星系がどのように形成され進化するのか、そして最終的には私たち自身の太陽系がいかに典型的なものであるかをよりよく理解できるようになります。」
チームの研究は、水曜日（11月4日）にジャーナルに掲載されました。 自然。
