タウ・セティの周りに住むことができる太陽系外惑星はありますか？

TLDRバージョン：おそらくそうではなく、このシステムにおける惑星の居住可能性の主張は不安定な状況にあります。

ロングバージョンが続きます。

惑星

したがって、Feng et al。（2017）、タウセティ周辺には4つの惑星候補があります。

• タウセティ、最小質量、半主軸$1.75^{+0.25}_{-0.40}\ M_\oplus$$0.133^{+0.001}_{-0.002}\ \mathrm{AU}$
• 、最小質量、主軸$1.83^{+0.68}_{-0.26}\ M_\oplus$$0.243^{+0.003}_{-0.003}\ \mathrm{AU}$
• 、最小質量、半主軸$3.93^{+0.83}_{-0.64}\ M_\oplus$$0.538^{+0.006}_{-0.006}\ \mathrm{AU}$
• タウチェティf、最小質量、主軸$3.93^{+1.05}_{-1.37}\ M_\oplus$$1.334^{+0.017}_{-0.044}\ \mathrm{AU}$

タウセティb、c、およびdは、存在するとは考えられなくなった惑星の候補を指すことに注意してください。エラーバーは1％と99％のパーセンタイルを指します。は地球の質量です。$M_\oplus$

風水ら。（2017）論文は、システムが動的にパックされていることにも言及しており、これは既知の惑星候補間の追加の惑星の見通しには適していません（図17は、惑星が互いに干渉する領域ではなく、領域が干渉する領域を示していることに注意してください）追加の惑星のための安定性の）。

居住可能ゾーン

この論文の結論は、タウチェティの光度を太陽の0.52倍、実効温度を5344 Kとしています。これらの値を使用して、居住可能ゾーンの限界をKopparapuらから計算できます。（2013）、居住可能な条件は、主な（非凝縮性）温室効果ガスとして二酸化炭素を使用した炭酸塩-ケイ酸塩サイクルによって維持されると想定しています。

内側の境界

• 最近の金星：0.551 AU
• 暴走温室：0.723 AU
• 湿った温室：0.729 AU

湿った温室限界は最も保守的な内部境界です。十分な水蒸気が上層大気に入り、惑星からの水の損失が発生し始める場合に発生します。私たちの太陽系では、地球は最も保守的な居住可能ゾーンの内部でこの制限の近くに位置しています。

暴走温室限界は、水蒸気からの正のフィードバックがケイ酸塩-炭酸塩サイクルからの安定した負のフィードバックを圧倒し、海洋とより高い温度のさらなる蒸発を促進する場合に発生します。これは金星で起こったと考えられており、惑星を今日の状態のままにしています。

最近の金星の制限は、金星が数十億年間海洋を保持していた可能性に基づいています。金星の進化に関する私たちの知識はかなり不完全であり、惑星の表面の状態は地質学の調査の周りに探査車を動かすのに好ましくないので、これは確実にはわかりません。

これから、タウセティは最近の金星の限界に近く、暴走する温室の限界よりも星に近いことがわかります。これは、かつて存在していたかもしれない海が沸騰して、惑星を金星のような状態にした可能性があることを示唆しています。

惑星gとhは星に近すぎます。

外側の境界

• 最大温室：1.279 AU
• 火星初期：1.330 AU

温室の上限は、雲のない二酸化炭素雰囲気が液体の水と互換性のある条件をサポートできる、星からの最も遠い距離です。これを超えて、散乱の増加は惑星の反射率の増加につながり、CO ₂は凝縮し始め、大気からそれを取り除き、暴走冷却につながります。これは、最も保守的な外側の居住可能ゾーン境界です。この時点までに、惑星はCO _2のバーをいくつか必要とすることに注意してください。それはそれを人間に有毒にするでしょう。

初期の火星限界は、太陽が今日よりもかなり暗いときに、火星が初期の太陽系で地表水（たとえば、さまざまな川や可能な北海）を維持できたという観測に基づいています。タウセティfはこの制限のすぐそばにあります。

ハビタブルゾーンの拡張

最も保守的なハビタブルゾーンに分類される惑星はなく、タウCeti eとfはハビタブルゾーン境界の最も楽観的な見積もりの​​境界にあります。それにもかかわらず、居住可能ゾーンを拡張するためのオプションがあります。

内側の境界では、蒸発して正のフィードバックを駆動するのに十分な水がないだけの乾燥した惑星では、暴走温室効果を回避できます。Zsomらを参照してください。（2013）。そのような惑星は生物発生の場所として機能することができる熱水システムを欠いているかもしれないので、そのような惑星が居住可能であると説明できることは私には明らかではありません。それらの地質学的進化は、プレートのテクトニクスを滑らかにする水のない地球のものとは実質的に異なるでしょう。

別の可能性は、ゆっくり回転する惑星であり、Yang et al。（2014）。一方、ショルツ等。（2018）は、惑星から褐色矮星に及ぶ普遍的な質量スピン関係があるように見えることに注意しています。これは、超地球はおそらく星の潮流や大きな月によってスピンダウンされない限り、このメカニズムが機能するには速すぎる回転をする可能性があることを予測しています。

外側の境界では、メタンなどの追加の温室効果ガスを追加すると、外側の居住可能ゾーンが拡大する可能性があります。たとえば、Ramirez＆Kaltenegger（2018）を参照してください。これは、火星に地表水を許可するメカニズムとして提案されています。これは、「初期火星」の制限がメタンの居住可能ゾーン内で観測されたデータポイントであることを示唆しています。別の可能性としては、高密度の水素雰囲気が液体の水を維持できる可能性があります（Pierrehumbert＆Gaidos（2011）など）。

気候が炭酸塩-ケイ酸塩サイクル以外の何かによって安定化されている、または大気組成が大幅に異なる惑星は、居住可能ゾーンの境界が異なります（氷の世界の地下海が居住可能である場合、外側のデブリベルトに矮小惑星の興味深い展望があるかもしれません） ）、しかしこれはすでにこれらの惑星の居住可能性に対する別の可能な異論があることに加えて、十分に推測になっています...

惑星の質量

ラジアル速度法の制限は、最小質量しか導出できないことです。タウセティでは、真の質量を推定するための可能な手段があります。星はデブリディスクで囲まれています（これにより、惑星への衝突体のソースが提供される可能性があります。内部システム）。ハーシェルの観察を使用して、ローラー等。（2014） 35±10度の傾きを与える。惑星がディスクと同じ平面にあると仮定すると、真の質量は最小質量の約1.74倍になります。

この仮定の下で、惑星eとfの真の質量はどちらも約6.85の地球質量として出力されます。最小推定誤差バーの99％下限と45°軌道傾斜を低い推定値とすると、これらはeの場合は4.65の地球の質量、fの場合は3.62の地球の質量になります。

惑星の性質

ロジャース（2014）によると、岩が多い惑星と海王星のような惑星の間の遷移は、1.4から1.6の地球半径の領域のどこかにあります。Zengらの質量と半径の関係を使用。（2016）および典型的な地球型惑星のコア質量分率が0.26である場合、これらの半径の制限は、地球の質量がおよそ3.3〜5.4の地球型惑星に対応します。

これは、Tau Ceti eとfがロッキー惑星ではなくサブネプチューンである可能性が高いことを示唆しています。遷移の上にある岩が多い惑星のいくつかの例（それらのほとんどは海王星のような惑星の蒸発したコアである可能性が高く、それらは星の照射のレベルがはるかに低いため、タウチェティeおよびfには適用されません）。

結論

現在の知識の状態を考えると、タウチェティは居住可能な惑星の有望な見通しのようには見えません。タウCeti eとfは、ハビタブルゾーン内での位置に関しては比較的わずかであり、それらの質量は十分に高いため、岩の惑星ではなく亜海王星である可能性が高くなります。システムの動的なパッキングにより、既知の惑星間の居住可能ゾーンに、より小さな温帯の惑星が存在する可能性は低くなります。