次世代トランジットサーベイ

次世代トランジットサーベイ（NGTS）とは

次世代トランジットサーベイ（Next-Generation Transit Survey, NGTS）は、地上からのロボット観測によって太陽系外惑星を発見することを目的としたプロジェクトです。チリ北部のアタカマ砂漠にあるパラナル天文台に設置されており、ESOの超大型望遠鏡（VLT）から2km、VISTA望遠鏡から0.5kmという近接した場所に位置しています。2015年に観測を開始し、チリ、ドイツ、スイス、イギリスの7つの大学や研究機関からなるコンソーシアムによって運営されています。

NGTSのプロトタイプは、2009年と2010年にラパルマで、その後2012年から2014年までジュネーブ天文台でテストを重ね、その性能が向上してきました。このプロジェクトの主な目的は、視等級が13までの比較的明るい恒星の周囲を公転するスーパー・アースや海王星型惑星を発見することです。

NGTSの観測手法と特徴

NGTSでは、惑星が恒星の前を通過する際に恒星の光がわずかに減光する現象を利用するトランジット法を採用しています。この減光を精密に観測することで、惑星の存在やサイズを推定することができます。NGTSは、市販の0.2m望遠鏡を12基連携させた構成で、それぞれが600〜900nmの可視光および近赤外線で動作するCCDカメラを搭載しています。これにより、視野角96平方度（1つの望遠鏡あたり約8度）をカバーし、全天の約0.23％を観測することができます。

NGTSは、スーパーWASPプロジェクトで得られた経験を基に構築されています。スーパーWASPよりも狭い視野ながら、より高精度な検出器、洗練されたソフトウェア、そして大型の光学系を用いることで、観測精度を向上させています。また、初期のケプラー宇宙望遠鏡が観測した115平方度の領域と比較すると、NGTSは4年間で毎年異なる4つの領域を観測することで、16倍の広範囲な空をカバーすることができます。この観測範囲は、ケプラーのK2ミッションに匹敵するものです。

宇宙望遠鏡との連携

NGTSは、TESS、ガイア計画、PLATOといった宇宙観測ミッションで発見された太陽系外惑星候補の地上からの測光フォローアップ観測にも適しています。NGTSで発見された惑星は、HARPS、ESPRESSO、VLT-SPHEREといったより大型の観測装置で詳細に観測され、ドップラー分光法によって質量や密度が測定され、惑星の分類が決定されます。この詳細な観測により、地球サイズの惑星と巨大ガス惑星の間にあるギャップを埋めることが期待されています。

他の地上観測プロジェクトでは木星サイズの系外惑星のみが検出されることが多く、ケプラーが発見した地球サイズの惑星は遠すぎる場合がほとんどでした。しかし、NGTSは広い視野を持つことで、明るい恒星の周囲に存在するより巨大な惑星を多数発見することが可能になります。

NGTSのミッション

これまでの地上観測プロジェクトでは、スーパーWASPやHATネットなどが木星や土星サイズの巨大ガス惑星を主に発見してきました。一方、COROTやケプラーといった宇宙観測では、スーパー・アースや海王星サイズの比較的小さな惑星も発見されてきました。宇宙からの観測は、地上観測よりも恒星の明るさを高精度で測定できる一方、観測領域は比較的狭いという課題があります。また、発見された小さな惑星候補の多くはドップラー分光法で質量を確定することが難しく、組成を推定することも困難でした。

NGTSは、宇宙観測よりも広い領域で、スペクトル分類がKとMの小さく温度の低い明るい恒星の周囲を公転する、スーパー・アースから海王星サイズの惑星に焦点を当てることで、VLT、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）、欧州超大型望遠鏡（E-ELT）などによる詳細な調査のための重要なプロジェクトとなることを目指しています。大きな恒星の周囲を公転する小さな惑星よりも、大気組成、惑星の構造、進化の点で、より簡単に特徴づけられるためです。

大型望遠鏡による追加観測により、NGTSが発見した太陽系外惑星の大気組成を調査するための強力な手段が利用できるようになります。例えば、2次食の際に恒星が惑星を覆い隠す際、トランジット中とトランジット外の輝線を比較することで、惑星の熱放射を示す差分スペクトルを計算できます。また、惑星の大気透過スペクトルの計算は、惑星のトランジット中に発生する恒星のスペクトルのわずかな変化を測定することで可能になります。この手法には非常に高いSN比が必要ですが、NGTSは、これらの手法を用いて分析可能な惑星の数を大幅に増やすことを目指しています。

NGTSのシミュレーションでは、VLTによる詳細な分光分析に適した約231個の海王星サイズの惑星と39個のスーパー・アースサイズの惑星が発見される可能性が示されています。

望遠鏡の配置と連携

NGTSは独立した赤道マウントに12基の20cm f/2.8望遠鏡を搭載し、オレンジ色から近赤外線（600〜900nm）の波長で動作します。パラナル天文台は水蒸気が少なく、測光条件が良いことで知られています。

NGTSプロジェクトは、ESOの超大型望遠鏡と密接に連携しており、フォローアップ観測にはラ・シヤ天文台の高精度分光器HARPSが利用可能です。VLTには視線速度測定用のESPRESSO、系外惑星を直接撮影するためのコロナグラフおよび補償光学システムであるSPHEREがあります。将来的には、VLTと計画されているE-ELTによって大気の特性評価も行われます。

協力体制

NGTSはパラナル天文台に設置されていますが、ESOによって運営されているわけではなく、チリ、ドイツ、スイス、イギリスの7つの学術機関からなるコンソーシアムによって運営されています。

参加機関は、ドイツ航空宇宙センター（DLR）惑星研究所、ジュネーブ天文台、クイーンズ大学ベルファスト、ケンブリッジ大学、チリ大学、レスター大学、ウォーリック大学です。

主な発見

2017年10月31[[日]]、NGTSは公転周期が2.65日の巨大ガス惑星NGTS-1bを発見しました。この惑星は、太陽質量の約半分であるM型矮星の周りを公転しています。

2018年9月3[[日]]には、公転周期が1.34日の海王星サイズよりも小さな惑星NGTS-4bを発見しました。この惑星は、質量が20.6±3.0M⊕、半径が3.18±0.26R⊕で、ネプチュニアン砂漠に位置し、平均密度は3.45±0.95g/cm3です。

2024年11月22日時点で、NGTSは28個の惑星を発見しています。また、褐色矮星も3個発見しています。

NGTSは今後も太陽系外惑星の探求を続け、宇宙の謎の解明に貢献していくことが期待されます。

もう一度検索