ケプラー11f
ケプラー11fは、地球からはくちょう座の方向に約2,000光年離れた位置にある、太陽と非常によく似た特徴を持つ恒星ケプラー11を公転する太陽系外惑星です。この惑星は、2011年にアメリカ航空宇宙局（NASA）が運用していたケプラー宇宙望遠鏡によって発見されました。ケプラー11系には合計6つの惑星が見つかっており、ケプラー11fはその中で恒星から5番目に近い軌道を回っています。
ケプラー11fは、ケプラー宇宙望遠鏡が発見したケプラー11系の他の5つの惑星（ケプラー11b、c、d、e、g）と同時にその存在が確認されました。これらの惑星の発見成果は、2011年2月2日に一般向けに公表され、翌日にはNASAからも公式に発表されました。惑星の名称は、発見された順ではなく、恒星に近い軌道から順にアルファベットの小文字が付与される慣例に従い、内側から5番目の惑星であったことから「f」の符号が与えられています。「ケプラー」は、太陽系外の地球型惑星を、恒星の手前を惑星が通過する際の減光（トランジット）を観測する手法で探すことを目的とした宇宙望遠鏡の名前です。正式な発見が認められる前は、観測対象候補を示す符号であるKOI（Kepler Object of Interest）を用いて、KOI-157 fやKOI-157.04といった仮称で呼ばれていました。ケプラー11fの存在は、トランジット法による恒星の明るさのわずかな変動から推測され、その後、世界各地の地上望遠鏡（ヘール望遠鏡、ケックI望遠鏡など複数の大型望遠鏡）を用いた追跡観測によって、惑星であることの真偽が確認されています。
ケプラー11系において、ケプラー11fは恒星から5番目に近い軌道を公転しています。その軌道長半径は約0.250天文単位（au）で、これは太陽から水星までの平均距離の約3分の2に相当します。このコンパクトな軌道を、ケプラー11fは約46.7日（正確には約46日16時間32分）という短い周期で一周しています。軌道離心率は0.013と非常に小さく、その軌道はほぼ円に近いと考えられます。ケプラー11系では、内側から5つの惑星（b、c、d、e、f）が太陽系における水星軌道よりも内側に密集しており、ケプラー11fはこの内側5惑星の中で最も外側を回っています。軌道傾斜角は88.47度と推定されており、恒星面を通過する際にはケプラー11の見かけの中心からややずれた位置を通ることが示唆されています。恒星の手前を通過するのに要する時間は6.54時間で、これはケプラー11系の惑星の中ではケプラー11gに次いで2番目に長い通過時間です。長期的な視点で見ると、ケプラー11fの軌道は、そのすぐ内側を公転するケプラー11dと、すぐ外側を公転するケプラー11eからの重力的な影響を受けて不安定になる可能性が指摘されており、これはケプラー11fの軌道のすぐ外側には、安定して存在できる惑星の軌道が存在しないことを示唆しているのかもしれません。
ケプラー11fは、地球と比較して半径が約2.5倍（正確には2.49倍）、質量が約2.0倍と推定されています。ケプラー11系に属する惑星の中では、ケプラー11bに次いで2番目に小さい質量と半径を持っています。ケプラー11fが恒星の手前を通過する際のケプラー11の明るさの減少率は0.55 ± 0.02等級で、これもケプラー11bに次いで小さい値です。質量の推定については、発見当初は地球の1.1倍から4.5倍という比較的広い範囲で誤差が見積もられていましたが、ケプラー11系に複数の惑星が存在することから、惑星間の重力的な摂動を詳細に分析することで質量を比較的精度良く求めることができる惑星でした。その後の研究により質量の推定値は何度か改定されており、研究によって異なる値が報告されています。例えば、質量が地球の0.2倍から5.3倍とする論文や、0.88倍から3.23倍とする論文などが存在します。もし質量を地球の約2.3倍と仮定すると、平均密度は約0.7 g/cm³と計算されます。この密度は水の密度よりも小さく、太陽系で最も低密度の惑星である土星と非常に類似しています。しかし、ケプラー11fは土星のような巨大なガス惑星ではなく、質量も半径もかなり小さいです。推定される表面温度は271 ℃（544 K）と比較的高温の環境にあると考えられています。このような低い密度は、ケプラー11fがその質量の約10%というかなりの量の水素やヘリウムといった軽い元素からなる分厚い大気に覆われていることで説明が可能とされています。母恒星に近い軌道に位置するため、惑星形成期に取り巻いていた原始惑星系円盤は比較的短い時間で消滅したと考えられ、ケプラー11fは速やかに成長した惑星であると推測されます。
ケプラー11系に属する内側の惑星たちは、それぞれ興味深い特徴を持っています。ケプラー11fよりも内側を公転するケプラー11bやケプラー11cは、恒星からの距離が非常に近いため、強い放射を受けて大気中の水素などの軽い元素が蒸発し失われた結果、密度が高くなったと考えられています。ケプラー11fのすぐ外側を回るケプラー11eは、ケプラー11fと似た性質を持ちますが、より低密度であると推定されています。ケプラー11eの方がサイズが大きいため単純な比較は難しいですが、恒星からの熱をより強く受けて膨張している可能性や、観測データの精度に起因する可能性などが考えられます。また、ケプラー11dもケプラー11fに比較的似た性質を持ちますが、こちらはケプラー11fよりも高密度です。これは、ケプラー11dがケプラー11fよりも恒星に近いため、bやcほど極端ではないにしても、軽い元素が大気から失われた影響や、あるいはケプラー11fよりも岩石などの高密度な成分を多く含んでいる可能性、またはデータの精度に起因する可能性などが示唆されています。
ケプラー11fが公転する母恒星ケプラー11は、はくちょう座に位置するG型主系列星です。質量は太陽の約0.96倍、半径は約1.07倍と、質量・半径ともに太陽と非常によく似ています。また、恒星の組成を示す金属量も太陽とほぼ同程度です。金属量が高い恒星からは惑星が見つかりやすい傾向がある中で、ケプラー11は比較的金属量が標準的でありながら複数の惑星を持つ例として注目されました。ケプラー11fの他に、この恒星の周囲をケプラー11b、c、d、e、そして最も外側のケプラー11gの合計6つの惑星が公転しています。ケプラー11gを除く内側の5つの惑星は、太陽系における水星の軌道よりもさらに内側に密集して存在しています。恒星ケプラー11自体の明るさは視等級で13.7等級と非常に暗く、肉眼で直接観測することはできません。
名称と発見
ケプラー11fは、ケプラー宇宙望遠鏡が発見したケプラー11系の他の5つの惑星（ケプラー11b、c、d、e、g）と同時にその存在が確認されました。これらの惑星の発見成果は、2011年2月2日に一般向けに公表され、翌日にはNASAからも公式に発表されました。惑星の名称は、発見された順ではなく、恒星に近い軌道から順にアルファベットの小文字が付与される慣例に従い、内側から5番目の惑星であったことから「f」の符号が与えられています。「ケプラー」は、太陽系外の地球型惑星を、恒星の手前を惑星が通過する際の減光（トランジット）を観測する手法で探すことを目的とした宇宙望遠鏡の名前です。正式な発見が認められる前は、観測対象候補を示す符号であるKOI（Kepler Object of Interest）を用いて、KOI-157 fやKOI-157.04といった仮称で呼ばれていました。ケプラー11fの存在は、トランジット法による恒星の明るさのわずかな変動から推測され、その後、世界各地の地上望遠鏡（ヘール望遠鏡、ケックI望遠鏡など複数の大型望遠鏡）を用いた追跡観測によって、惑星であることの真偽が確認されています。
軌道の性質
ケプラー11系において、ケプラー11fは恒星から5番目に近い軌道を公転しています。その軌道長半径は約0.250天文単位（au）で、これは太陽から水星までの平均距離の約3分の2に相当します。このコンパクトな軌道を、ケプラー11fは約46.7日（正確には約46日16時間32分）という短い周期で一周しています。軌道離心率は0.013と非常に小さく、その軌道はほぼ円に近いと考えられます。ケプラー11系では、内側から5つの惑星（b、c、d、e、f）が太陽系における水星軌道よりも内側に密集しており、ケプラー11fはこの内側5惑星の中で最も外側を回っています。軌道傾斜角は88.47度と推定されており、恒星面を通過する際にはケプラー11の見かけの中心からややずれた位置を通ることが示唆されています。恒星の手前を通過するのに要する時間は6.54時間で、これはケプラー11系の惑星の中ではケプラー11gに次いで2番目に長い通過時間です。長期的な視点で見ると、ケプラー11fの軌道は、そのすぐ内側を公転するケプラー11dと、すぐ外側を公転するケプラー11eからの重力的な影響を受けて不安定になる可能性が指摘されており、これはケプラー11fの軌道のすぐ外側には、安定して存在できる惑星の軌道が存在しないことを示唆しているのかもしれません。
物理的性質
ケプラー11fは、地球と比較して半径が約2.5倍（正確には2.49倍）、質量が約2.0倍と推定されています。ケプラー11系に属する惑星の中では、ケプラー11bに次いで2番目に小さい質量と半径を持っています。ケプラー11fが恒星の手前を通過する際のケプラー11の明るさの減少率は0.55 ± 0.02等級で、これもケプラー11bに次いで小さい値です。質量の推定については、発見当初は地球の1.1倍から4.5倍という比較的広い範囲で誤差が見積もられていましたが、ケプラー11系に複数の惑星が存在することから、惑星間の重力的な摂動を詳細に分析することで質量を比較的精度良く求めることができる惑星でした。その後の研究により質量の推定値は何度か改定されており、研究によって異なる値が報告されています。例えば、質量が地球の0.2倍から5.3倍とする論文や、0.88倍から3.23倍とする論文などが存在します。もし質量を地球の約2.3倍と仮定すると、平均密度は約0.7 g/cm³と計算されます。この密度は水の密度よりも小さく、太陽系で最も低密度の惑星である土星と非常に類似しています。しかし、ケプラー11fは土星のような巨大なガス惑星ではなく、質量も半径もかなり小さいです。推定される表面温度は271 ℃（544 K）と比較的高温の環境にあると考えられています。このような低い密度は、ケプラー11fがその質量の約10%というかなりの量の水素やヘリウムといった軽い元素からなる分厚い大気に覆われていることで説明が可能とされています。母恒星に近い軌道に位置するため、惑星形成期に取り巻いていた原始惑星系円盤は比較的短い時間で消滅したと考えられ、ケプラー11fは速やかに成長した惑星であると推測されます。
他惑星との比較
ケプラー11系に属する内側の惑星たちは、それぞれ興味深い特徴を持っています。ケプラー11fよりも内側を公転するケプラー11bやケプラー11cは、恒星からの距離が非常に近いため、強い放射を受けて大気中の水素などの軽い元素が蒸発し失われた結果、密度が高くなったと考えられています。ケプラー11fのすぐ外側を回るケプラー11eは、ケプラー11fと似た性質を持ちますが、より低密度であると推定されています。ケプラー11eの方がサイズが大きいため単純な比較は難しいですが、恒星からの熱をより強く受けて膨張している可能性や、観測データの精度に起因する可能性などが考えられます。また、ケプラー11dもケプラー11fに比較的似た性質を持ちますが、こちらはケプラー11fよりも高密度です。これは、ケプラー11dがケプラー11fよりも恒星に近いため、bやcほど極端ではないにしても、軽い元素が大気から失われた影響や、あるいはケプラー11fよりも岩石などの高密度な成分を多く含んでいる可能性、またはデータの精度に起因する可能性などが示唆されています。
恒星ケプラー11
ケプラー11fが公転する母恒星ケプラー11は、はくちょう座に位置するG型主系列星です。質量は太陽の約0.96倍、半径は約1.07倍と、質量・半径ともに太陽と非常によく似ています。また、恒星の組成を示す金属量も太陽とほぼ同程度です。金属量が高い恒星からは惑星が見つかりやすい傾向がある中で、ケプラー11は比較的金属量が標準的でありながら複数の惑星を持つ例として注目されました。ケプラー11fの他に、この恒星の周囲をケプラー11b、c、d、e、そして最も外側のケプラー11gの合計6つの惑星が公転しています。ケプラー11gを除く内側の5つの惑星は、太陽系における水星の軌道よりもさらに内側に密集して存在しています。恒星ケプラー11自体の明るさは視等級で13.7等級と非常に暗く、肉眼で直接観測することはできません。
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