SciCafe151128

1. 京都大学 宇宙物理学教室
佐々木貴教
系外惑星最前線
∼宇宙観・生命観の大変革∼

2. 自己紹介
❖ 佐々木 貴教（ささき たかのり）
❖ 京都大学 大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻
宇宙物理学教室 助教
❖ 2008年3月に東京大学で学位を取得
❖ 専門は 惑星の形成と進化 の理論研究
惑星系はどのようにして作られるのか
惑星系はどのように進化していくのか
我々は何処から来て何処へ行くのか？
生命を宿す 第二の地球 は存在するか？

3. 今日お話しすること
❖ 太陽系外惑星の発見
科学における「新発見」はいかにして起こるのか？
❖ 太陽系外惑星の観測手法
他の星の周りを回る惑星の見つけ方・調べ方
❖ 天の川に浮かぶ地球たち
驚愕の観測事実；宇宙は地球であふれてる！？
❖ 「第二の地球」の発見へ向けて
20xx年に人類の宇宙観・生命観の大変革が起きる！

4. 太陽系外惑星の発見

5. 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

6. 1940∼60年代：
白鳥座61番星のまわりに惑星発見？
バーナード星のまわりに2つの惑星発見？
1995年2月：論文「太陽系は特殊で奇跡的な惑星系である」
1993年：
ニュージーランドの観測チーム「惑星は検出できなかった」
1995年8月：論文「太陽系以外に惑星は存在せず」
→ 間違い
→ 間違い
太陽系外惑星が見つからない
1989年：
アメリカの観測チーム「惑星は検出できなかった」

7. 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

8. 太陽系外惑星が続々と見つかる
発見年
発見数

9. 太陽系外惑星の観測手法

10. 暗すぎる惑星、明るすぎる中心星
←惑星中心星→

11. 暗すぎる惑星、明るすぎる中心星
←惑星中心星→

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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)

17. HR 8799
直接撮像成功！
GJ 758

18. 天の川に浮かぶ地球たち

20. 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

21. 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
(c) NASA/Kepler

22. 宇宙は地球であふれてる！

25. 「第二の地球」の発見へ向けて

26. 水が液体で
存在できる領域
太陽系外惑星に生命は存在するか？
ハビタブル・プラネット
ハビタブル・ゾーン

27. そしてついに Earth 2.0 が発見される
(c) NASA
[2014年4月17日]

28. さらに地球の「従兄弟」が発見される
(c) NASA
[2015年7月23日]

29. バイオマーカー（生物存在の証拠）
生物活動によって作られたと考えられる物質
（酸素、オゾン、植物の葉緑体、核爆発、、、）
大気にオゾンの吸収線を検出
↓
下層大気に大量の酸素が存在
↓
光合成を行う生命が存在！？
系外地球型惑星の超精密測光
超精密分光観測が必要

30. 「第二の地球」の発見へ向けて
・1995年 巨大ガス惑星の発見
・2002年 惑星大気の観測
・2005年 惑星赤外線輻射（惑星の温度）の検出
・2007年 Super-Earth系の発見
・2008年 惑星（巨大ガス惑星）の直接撮像
・2010年 地球型惑星の発見
・2014年 Earth 2.0 の発見
・20xx年 地球型惑星の直接検出
・20xx年 地球型惑星の大気・バイオマーカー同定
・20xx年 地球外生命の発見！

31. 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

32. われわれはどこから来たのか
われわれは何者か
われわれはどこへ行くのか
-Paul Gauguin