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"「2026年の宇宙科学研究所」 JAXA相模原キャンパス特別公開2014，宇宙科学セミナー，平成26年7月26日 "
- 1. 2026年の 宇宙科学研究所 ひので X-ray sun in 2007 宇宙科学研究所 常田 佐久 平成26年7月26日13時 JAXA相模原キャンパス特別公開2014 1
- 2. 小惑星からの帰還 HAYABUSA(MUSES-C)2003-2010 赤外線で冷たい宇宙を観る AKARI(ASTRO-F)2006-2011 月の科学の大進展 KAGUYA（SELENE)2007-2009 Ｘ線天文衛星 SUZAKU(ASTRO-E2)2005- M-V Rocket 金星気候学 AKATSUKI(PLANET-C)2010- 惑星大気と磁気圏 Hisaki (SPRINT-A)2013- 太陽の異変をキャッチ HINODE(SOLAR-B)2006- 超小型衛星 REIMEI(INDEX)2005- ソーラーセイル IKAROS 2010- 最近の科学衛星・探査機 2
- 3. 打ち上げ準備進む衛星・探査機 • ２０１４年度 はやぶさ２ 打ち上げ – ２０１８年 1999JU3到着（２０１９年離脱） – ２０２０年 地球帰還 • ２０１５年度 ASTRO-H（X線衛星）打上 • ２０１６年度 イプシロンでERG（ジオスペース探査 衛星）打上 • ２０１６年度 Bepi-Colombo打上（欧州宇宙機関） – ２０２４年 水星到着・周回軌道投入 3
- 5. Bepi-Colombo (2016, ESA) Mercury Magnetospheric Orbiter 灼熱の水星へ 太陽観測衛星 SOLAR-C バンアレン帯へ ERG (2015) 惑星大気と磁気圏 Hisaki (2013) 始原的小惑星へ Hayabusa2 (2014) ソーラーセイル Jupiter Trojan 5
- 7. SLIM概要 小型月着陸実験構想 SLIM とは？ 7 ピンポイントに月に降り立つ それをイプシロンロケットで、実現する • 新たな工夫・研究成果により、重力天体（月・火星等）への着陸を、従来型探査機に比べて、大幅 な小型・軽量化で実現します • イプシロンロケットでも、月着陸探査が十分に可能であることを実証します 「降りやすいところに降りる」から 「降りたいところに降りる」へ 中大型探査から 小型探査へ
- 14. 宇宙科学者が挑むBig Questions 1. 地球に生命はどうやって誕生したのか？ 2. 第2の地球はあるのか？ 3. 地球外に生命体は存在するか？ 4. 宇宙全体の物質とエネルギーのうち、74%がダー クエネルギー、22%がダークマター（見えない物質 ）。 一体これらは何？ 5. 宇宙はどうやって始まったのか？ 14
- 15. 太陽系の仲間たち : 私たちの「世界」 ガス巨大惑星 （木星型） 岩石惑星 （地球型） 水惑星なら ハビタブル 惑星（後述） 0.4au 1au 5au 30au ← 距離 中心星から １天文単位 (1au） ＝太陽と地球の距離 ＝約1.5億 km ＝8.3 光分 岩石惑星 ガス惑星 氷惑星 地球型惑星 木星型惑星 海王星型惑星
- 19. 最近の太陽活動の異変 • 前回のサイクルから黒点数は低下し、高 緯度磁場も弱くなっている。太陽周期が 10.6年から12.6年に2年伸びている。ま た、「ひので」の観測から太陽の極域の 基本的対称性が崩れている。 • これらの現象はマウンダー極小期への 移行期と共通性があり、またここ100年 間にはなかった現象。 • 今後10年程度の観測で、太陽がマウン ダー極小期に突入するか分かるだろう。 太陽活動は、確信を持って予測できる段 階にはなく、人工衛星等による観測の長 期的継続が重要。 19 ２０１３年 「ひので」による ２００８年 「ひので」による
- 20. ESA-JAXAベピ・コロンボ（BepiColombo） 水星探査計画 • 2機の衛星が水星を周回 – 日本は水星磁気圏探査機（MMO）を担当 – 欧州は表面探査機（MPO）を担当 • 初となる大規模な日欧共同ミッション • 打ち上げ: 2016年7月 • 水星到着: 2024年1月 • 地球の10倍にも及ぶ強烈な太陽光（昼側の地表温度：430℃） • 直射日光だけでなく照り返しも大変 20
- 22. ＮＡＳＡ 立教大学 亀田慎吾博士提供 ・水星にも非常に希薄ではあるが大気が存在することが確認された ・しかしどのようにして大気が生成されているのか未解明 水星には大気がないように見えるが… 22
- 23. 水星にも磁場がある • 惑星が磁場をもつには内部に溶けて対流する金属のコアが必要 • 火星・金星には固有磁場がない • 水星のように小さい惑星は内部が完全に固まっていて磁場は生まれ ないと考えられていた N S なぜ磁場が存在するか、未だにわかっていない 23
- 24. もし地球に磁場がなかったら 24
- 25. ひさき 2013年９月１４日イプシロン試験機で打上 極短紫外線で惑星大気と太陽活動の関係を探る (金星, 火星, 木星, 水星, 土星) ？ 居住可能 な火星 居住不可能 な火星 25
- 26. 26 隣り合っている彼らは、 どこで道を違えたのか 金星 460℃ 地球 20℃ 火星 −60℃ ？ ？ ？ 原始惑星系星雲 ？ ？ 惑星の気候変動を知るには、大気が宇宙空間とどう つながって進化してきたかが重要 灼熱惑星 生命の星 凍結惑星 －50℃ －18℃ －57℃
- 27. 27 磁場の無い、重力の弱い火星では？ • 重力が弱いため、大気をつなぎ止めておく力が弱い。 • 火星は早い時期に磁場を失った。 • 昔は太陽風や太陽紫外線が現在よりはるかに強かった。 大量の大気が宇宙へ散逸させられたために現在はわずかな大気しか無 いのもしれない
- 28. ひさき-ハッブル 木星協調観測 観測域の全体像と視野の関係 ひさき観測結果 (12/20～1/15観測分) イオトーラスの明るさと明るい場所が変動 ハッブル観測 (1/1～1/16観測分) オーロラの明るさと場所が変動 ひさき観測領域 木星 イオトーラス ハッブル観測領域 木星のオーロラとイオトーラスを同時観測 イオトーラスは衛星イオ軌道に沿った領域のこと オーロラをハッブルでイオトーラスをひさきで観測 イオ 極域オーロラ イオトーラス 火山ガス プラズマ化 イオの スポットオーロラ 木星半径の 20倍以上離れた プラズマ ©NASA, ESA, PI: Sarah. B.
- 30. なぜ第2の地球を探す？ 系外惑星発見前夜 太陽系は標準でない？ すばるにおける惑星探し ハビタブル惑星とは？ 宇宙における生命 講演内容 （予定） 太陽系を超えた宇宙・銀河系には 数多くの恒星がある。ならば、 太陽系外惑星に惑星と生命を探そう 他の星に惑星はあるか？ 他の星に地球はあるか？ 他の星の惑星に生命はいるか？ • 1つの銀河に1000億の星 • 宇宙に1000億の銀河 • 合計10000000000000000000000000 30
- 33. ハビタブル領域にあるケプラー惑星 惑 星 の 半 径 （ 地 球 を １ と す る ） 惑星の平衡温度（大気効果を考慮すると摂氏0-100度） 木星 海王星 地球 約60個の ハビタブル惑星 （重いものも含む） 33
- 34. 恒星が惑星を持つ割合 (P<85日) Small 17% 21% 20% 2% 2% Total=62% 少 な く と も 一 個 の 惑 星 を 持 つ 恒 星 の 割 合 （ ％ ） 惑星のサイズ（地球を１としたとき） 地球 ｽｰﾊﾟｰｱｰｽ 小海王星 大海王星 木星 34
- 36. ３ 将来の展望 生命存在の指標とな る惑星大気のスペクト ルの特徴をとらえる！ 水 オゾン（酸素） 二酸化炭素 、 メタ ンも重要 これらが共存すれ ばより良い指標 WFIRST・ＳＰＩＣＡ計画 日欧米で協力 金星、地球、火星のスペクトル 波長（ミクロン） 温 度 （ケ ル ビ ン ） 金星 ガリレオ探査機の データ（セーガン1993） 地球の特徴は遠くからどう見えるのか？ 第二の（超）地球の探し方 水 オゾン 二酸化炭素 地球 火星
- 38. Itokawa falcon hayabusa Led by JAXA Lunar & Planetary Exploration Program Group38
- 42. Hayabusa 2 mission 1/5 falcon hayabusa はやぶさ2 • 打上: 2014年, 小惑星到着:2018年, 小惑星出発: 2019年, 地球帰還: 2020年 • 目標小惑星: 1999 JU3, C-タイプ近地球小惑星 • 熱変性を受けておらず、太陽系形成時の情報を保持 • このため、有機物や水といった揮発物質を有している • 主要な実験: 接近観測, サンプル取得, 衝突実験 • 科学目的 Ｃ型小惑星の特性と形成過程の理解 生命の原材料の探索 太陽系の起源と進化 JAXA Lunar & Planetary Exploration Program Group
- 43. http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/lectures/lifeform.htm http://www.psi.edu/projects/moon/moon.html 45億年前 後期重爆撃期 38～40億年前 35億年前 生命の誕生 生命の誕生 に適さない時代 巨大衝突と月の形成、生命の誕生 in “some warm little pond”. 43
- 45. 太陽系内での生命探査 • 水星：暑すぎ（平均１７０℃） • 金星：暑すぎ、硫酸の雲 • 可能性あり • 火星 • エンセラダス（土星の衛星） • タイタン（土星の衛星） 地球型惑星 （岩石惑星） 木星型惑星 （ガス惑星） 45
- 46. Opportunity (Mars Exploration Rover - B) いざ火星へ！ NASA プレスリリース, 2009年5月: “NASAローバーが火星のクレーターに 数十億年前に水が再三にわたり存在し た兆候を発見” 46
- 48. 48 チリ、アタカマ砂漠
- 51. 月着陸実証から火星着陸・生命探査へ リレー衛星（海外の衛星利用： NASA のMRO, MAVEN など） クルーズフェーズ 大気突入/ミッションフェーズ 光学航法技術 （はやぶさ） 推進・誘導・着 陸技術（SLIM） 高精度軌道決定技 術（はやぶさ，あかつ き） 火星大気突入技術 空力誘導技術 （小型回収システム を用いて実証する） 超音速パラシュート 技術（観測ロケット 実験により実証す る） 火星ローバ技術
- 53. 円盤渦巻き銀河 (M81) 楕円銀河 (M87) (NGC4449) 不規則銀河 不規則銀河 (NGC4038/3039) S0銀河 (NGC3115) 現在の宇宙（宇宙が誕生して138億年） 53
- 58. 銀河の進化 物質の輪廻 惑星系の形成 SPICA 仕様 •望遠鏡口径 3.2ｍ •望遠鏡温度 －268℃（絶対温度6K以下） •総質量 約3.7t •軌道 太陽－地球系の第２ラグランジュ点ハロー軌道 •打上げ 2025年 圧倒的高感度の 宇宙赤外線天文台 極低温冷却望遠鏡 国際ミッション 58
- 59. 嶇膾貌エ嗾簸ぢァぜぱば蛭 劬滓僊さ100 拌逗欖 JWST 低温望遠鏡 (6.5m) SPICA 極低温望遠鏡（3.2m） スペクトル線検出感度(W/m2) 10-16 10-18 10-17 10-19 100 1 ミリメートル20ミクロン ジャンボジェット機望 遠鏡(口径2.5ｍ) 200 350ミクロン 観測する赤外線・電波の波長 2020年代 2010年代
- 62. 62 天体のない宇宙空間を見ると？ COBE 160GHz（マイクロ波） 2.725–0.002 K (1999) 完全なる黒体放射！ （プランク分布） ビッグバン宇宙論 ＋素粒子の法則 の予想に一致
- 64. しかしムラムラ・しわがあった ムラムラ・しわ＝宇宙の構造の起源！ The Known Universeの果てに見えているもの 世界最古の“光” 64 30マイクロケルビン程度 のゆらぎ（でこぼこ）あり
- 66. 宇宙背景放射（CMB）の偏光による 原始重力波検出 宇宙年齢 10-38秒? 40万年 1億年 137億年 イ ン フ レ ー シ ョ ン 再 結 合 ダ ー ク エ イ ジ 宇宙の始まり 再 電 離 ビ ッ グ バ ン 銀 河 形 成 偏光の観測がベストな原始重力波発見法 巨大なエネルギーと アインシュタイン方程式 →原始重力波 CMB CMB偏光Ｂモード “渦”パターン 原始重力波の“刻印” 66
- 68. ２０２６年の宇宙科学研究所 (超楽観的予想） • ２０１６：ASTRO-Hでダークマターの性質を解明 • ２０１８：SLIMで月着陸に成功 • ２０２０：はやぶさ２で水を発見 • ２０２Ｘ：LiteBIRDでインフレーション宇宙を証明 • ２０２Ｘ：SOLAR-Cで太陽フレアの予報に成功・太陽マウン ダー極小期に突入へ • ２０２４：Bepi-Colomboで水星磁場の謎を解明 • ２０２Ｘ：火星に着陸して生命探査 • ２０２Ｘ：SPICAで銀河誕生の瞬間を観測 68