京都大学 宇宙物理学教室
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佐々木貴教
天の川に浮かぶ
たくさんの地球たち

今日お話しすること
❖ 天文学が扱う「宇宙」
宇宙の「空間」と「時間」を感じてみよう
❖ 太陽系から太陽系外へ
他の星の周りを回る惑星の見つけ方
❖ 天の川に浮かぶ地球たち
生命を宿す「第二の地球」は存在する！？

天文学が扱う「宇宙」

「宇宙」とは？
四方上下謂之宇
（四方上下、これを宇と謂う）
「宇」＝空間の概念
!
往古来今謂之宙
（往古来今、これを宙と謂う）
「宙」＝時間の概念
宇宙の研究 ＝ 空間や時間の始まりや果てを考える

宇宙の空間的拡がり（宇宙の階層構造）
サイズ小 サイズ大
惑星
恒星（惑星系）
銀河 宇宙の大規模構造
銀河群・銀河団

宇宙の歴史を１年で表すと
138億年前
（宇宙誕生）
現在
1/1 12/313月 5月 7月 9月 11月
太陽系が生まれたのは何月何日？
地球が形成されたのは何月何日？
生命が誕生したのは何月何日？
人類が誕生したのは何月何日？

宇宙の歴史を１年で表すと
138億年前
（宇宙誕生）
現在
1/1 12/313月 5月 7月 9月 11月
太陽系が生まれたのは8月20日
地球が形成されたのは8月31日
生命が誕生したのは9月16日
人類が誕生したのは12月31日23時52分！
明治時代の始まりは12月31日23時59分59.6秒！

太陽系から太陽系外へ

太陽系外惑星
太陽系：太陽を中心とする我々の住む惑星系
（水・金・地・火・木・土・天・海）
太陽系外惑星：太陽以外の恒星の周りを回る惑星系

Mayor & Queloz (スイスの観測チーム)
ペガサス座51番星の周りに Hot Jupiter が存在！
1995年10月
人類初の太陽系外惑星検出

太陽系外惑星が続々と見つかる
発見年
発見数

暗すぎる惑星、明るすぎる中心星
←惑星中心星→

暗すぎる惑星、明るすぎる中心星
←惑星中心星→

恒星が観測者に近づいたり
遠ざかったりする
→ ドップラー効果 により星の色が周期的に変化
!
ドップラー効果の大きさから惑星の重さが求まる
間接法１：視線速度法
恒星は惑星の重力によって
ほんの少しだけ 揺らされる

46
1995
この後最も多くの系外惑星が
本手法で発見されている
51 Pegasi b
1995年 初めての系外惑星発見

惑星が恒星の前を通過する際に明るさが変化する
→ 周期的な明るさの変化を観測
惑星のサイズが求まる → 惑星の密度が求まる
分光観測から惑星の大気成分や温度分布も求まる
間接法２：トランジット法

HD 209458b
初めてトランジットが観測
された系外惑星
!
初めて大気成分が観測された
下層部：ナトリウム
上層部：水素・炭素・酸素
!
表面温度も観測：約1200℃
!
さらにその後の観測で
水・メタン・二酸化炭素の
存在も確認された

惑星と恒星の光を分離し、惑星の姿を直接見る
コロナグラフ：明るい恒星の部分だけを隠す
は約100億倍に
長波長では惑星
の明るさの比は
でも約1000万倍
地上観測の最
らぎが起こすか
る望遠鏡などの
望遠鏡では、大
正する補償光学
ロナグラフなどを
天体
ナトリウム層
高度
大気揺らぎ
補正された
コロナグラフなし コロナグラフあり
レーザー
直接撮像
恒星が明るすぎて、そばにいる惑星が見えない
(例：太陽は木星の20億倍も明るい)

HR 8799
直接撮像成功！
GJ 758

天の川に浮かぶ地球たち

ケプラー宇宙望遠鏡
2009年3月に打ち上げ
トランジット観測により主に系外地球型惑星を探索

宇宙は地球であふれてる！
地球サイズ
スーパーアースサイズ
海王星サイズ
木星サイズ
それ以上

宇宙は地球であふれてる！

フェルミのパラドックス
エンリコ・フェルミ
（1901-1954）
Where are they?
地球に似た惑星は恒星系の中で
典型的に形成されうる
＝ 地球外文明はたくさんある？
これまで地球外文明との接触の
証拠は皆無である
= 地球外文明は存在しない？
天文学・生物学・数学・宇宙生物学等を巻き込む議論