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![理論的に予想される惑星の多様性
巨大ガス惑星
Hot Jupiter
惑星の質量 [ME]
巨大氷惑星
地球型惑星
軌道長半径 [AU]](https://image.slidesharecdn.com/20100120-100120075045-phpapp01/75/14-27-2048.jpg)
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天文学概論14
- 1. 天文学概論（第1４回） 全体のまとめ ∼太陽系から宇宙論まで∼ 東京工業大学 佐々木貴教
- 2. 最終レポート ❖ 全講義の中から最も興味を持ったテーマを一つ選び、 自分なりにまとめる ❖ A4用紙（枚数や形式は問わない） ❖ 提出：1/20（水）∼1/27（水）＠教務課レポートBOX ❖ 所属学科・学年・学籍番号・氏名を明記 ❖ 返却できない可能性が高いので、必要な場合はコピーを 手元に残しておいてください
- 3. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
- 4. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
- 5. 星形成 星の材料：宇宙に漂うガス（星間分子雲） （１）星間分子雲の収縮とコアの形成 星形成の （２）原始星の形成と成長 ３段階 （３）主系列星への進化 ・数10個∼数100個の星が同時に生まれること が多い（星雲・星団） ・軽い星ほど多く生まれる
- 6. 星間分子雲の収縮とコア形成 星間分子雲中の密度が濃い部分が自己重力で収縮 → 分子雲コアの形成 典型的な分子雲コア 水素分子密度：104cm-3 温度：10 K サイズ：0.05光年 質量：太陽質量の10倍 収縮の時間：105-106年
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- 8. 主系列星への進化 原始星は107年かけて収縮、内部温度が上がる → 水素燃焼が起こる温度（1.5 107K）に到達 → 一人前の恒星（主系列星）になる HR図 横軸：温度 縦軸：輝度
- 9. 惑星形成 原始惑星円盤内：塵 → 微惑星→ 原始惑星 → 惑星 原始惑星系円盤 微惑星の形成 微惑星の合体成長 地球型惑星形成 木星型惑星形成 巨大氷惑星形成 ©Newton Press
- 10. 原始惑星系円盤 なぜ円盤状になるか？ 分子雲コアの収縮 ! 分子雲が収縮すると、「角運動量保存の原 理」に従い、収縮するほど回転が速くなる 重力と遠心力のつりあい 原子惑星系円盤が形成 ! 回転の効果が効いて、平たい円盤状の構造 になる 分子雲コア 原始惑星系円盤
- 11. 微惑星の合体成長 数kmサイズの 微惑星が形成 ↓ 互いに衝突・合体 を繰り返し成長 暴走成長により 少数の微惑星が急成長 ↓ 火星サイズの 原始惑星が形成
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- 14. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
- 15. 太陽系の構成メンバー 地球型惑星 水星 金星 巨大ガス惑星 巨大氷惑星 地球 木星 天王星 火星 土星 海王星
- 16. 地球型惑星の内部構造 固体の内核 液体の外核 コア？ 水星 金星 地球 月 火星 地殻 マントル コア
- 17. 巨大ガス惑星・氷惑星の内部構造 地球 木星 土星 天王星 海王星 水素分子 水素・ヘリウム・メタンガス 金属水素 マントル（水・アンモニア・メタン氷） コア（岩石・氷）
- 18. 各天体の軌道 短周期彗星の巣 隕石の母天体
- 19. さらに遠くまで広がる太陽系 天文単位（AU） 太陽から地球までの距離 （約1億5000万km） 「オールトの雲」 ＝ 長周期彗星の巣
- 21. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
- 22. 1995年 初めての系外惑星発見！ 1995年！ 51 Pegasi b 46 発見者： M. Mayor & D. Queloz
- 23. 太陽系外惑星が続々と見つかる 2010年1月15日現在 すでに400個を超える！ 太陽系とは全く姿の異なる 異形の惑星たち！
- 24. 系外惑星の検出方法 名称 方法 特徴 アストロメトリ法 恒星の位置のずれ 地上からは難しい 視線速度法 これまでで最も 恒星の動きの速さ （ドップラー法） 多数の惑星を発見 惑星による 軌道半径が トランジット法 恒星の食 小さいことが必要 惑星重力による 検出確率小、 重力レンズ法 空間の歪み 軌道半径1~3AU
- 25. 視線速度法 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って 星の色が周期的に変化 →恒星の速度の変化を観測 惑星質量の下限値のみが決定 中心星に近く質量の大きい惑星 ほど発見しやすい（選択効果）
- 26. トランジット法 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（恒星食）を観測 惑星の正確な質量が求まる ＆大気成分が検出可能 惑星が恒星のちょうど前面を通過する確率は低い
- 27. 理論的に予想される惑星の多様性 巨大ガス惑星 Hot Jupiter 惑星の質量 [ME] 巨大氷惑星 地球型惑星 軌道長半径 [AU]
- 28. 様々な Habitable Planet(Satellite) d
- 29. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
- 30.
- 31. 銀河系の基本構造 ハロー ー 直径：15万光年 構造：球状 ディスク（円盤） 直径：10万光年 構造：パンケーキ状 バルジ 直径：1.5万光年 構造：ラグビーボール状
- 32. ハロー 古い世代の天体が球状に分布（直径15万光年） 銀河系の質量のほとんどはハローに存在 ハローの特徴 古い星（>120億年）が分布 多くの球状星団が存在 ディスクと関係なく公転 星間物質がほとんどない 大量のダークマターが存在
- 33. ディスク（円盤） 現在進行形の星形成の現場（直径10万光年） 渦巻構造（渦状腕）に沿って星形成が起きている 渦巻き構造があ 銀河系を上から見た図 中 (宇 ディスクの特徴 波 太陽 電 パンケーキ状の構造 渦 全ての若い星・天体が分布 ‥ (O 重元素の比が高い 中性水素原子・分子も存在 中心 （＝星形成の材料物質） Nakanishi et al. 2004 キロパーセク
- 34. バルジ・銀河中心 観測からバー（棒）構造の存在が確実視 → 銀河系は渦巻銀河ではなく棒渦巻銀河である 銀河中心に太陽の400万倍の質量が高密度で存在 → 中心にブラックホールが存在！ 銀河系：まとめ 構造 ・ハロー： 古い天体 ・ディスク： 若い天体 ・渦状腕 ・バルジ ・「バー」 ・中心にブラックホール 多波長観測で 最近明らかになってきた ‥まだまだ分かって いないことも多い
- 35. 局所銀河群 太陽系が所属する銀河系が所属する銀河群 総数：約50個（今後も新たに発見される可能性大） 代表的なメンバー 銀河系（天の川銀河） M31（アンドロメダ銀河） 大マゼラン雲・小マゼラン雲 いて座矮小銀河 おおいぬ座矮小銀河 etc.
- 36. 局所銀河群の生い立ち 局所銀河群の生い立ち (a) 約100億年前：原始銀河系と原始アンドロメダ銀河が近接衝突、 (a) 100億年前：原始銀河系と原始アンドロメダ銀河 それをきっかけに多くの矮小銀河ができる が近接衝突、多くの矮小銀河が形成 (b) 約50億年前：宇宙膨張とともに両銀河は離れていく。 矮小銀河はその周辺にまき散らされる (b) 50億年前：宇宙膨張とともに両銀河は離れていく (c) 現在：銀河系とアンドロメダ銀河は重力によって引き戻され、 (c) 現在：両銀河は重力によって再び近づきつつある 再び近づきつつある 将来は衝突するのか？
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- 38. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
- 40. 宇宙創生のシナリオ 宇宙の再電離 最初の星の誕生 宇宙の中性化 （晴れ上がり） 最初の3分間 （元素合成） 無からの誕生
- 41. 一般相対論的宇宙モデル アインシュタイン方程式 1 Rµν − Rgµν + Λgµν = 8πGTµν 2 時空の歪み 宇宙項 物質の分布 主要な宇宙論パラメータ 宇宙の時空間 ハッブル定数 密度パラメータ （年齢や曲率） 減速係数 曲率係数 宇宙項 についての情報
- 42. 距離の梯子 年周視差 H-R図 セファイド型変光星 超新星 T-F関係・F-J関係 順番に遠い距離まで 物差しを伸ばす
- 43. Ia型超新星 距離の梯子として非常に便利な天体 (1) とても明るい！ → 遠くにあっても見える (2)どれもそっくり！ → 明るさから距離がわかる (3) 今も昔も一緒！ → 遠く（昔）の距離も測れる (4) 性質がわかっている！ 非常にレアな現象 → 安心して利用できる 1個/銀河/100年
- 44. 本講義で扱ったテーマ ❖ 星・惑星形成（藤原） ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 銀河系・近傍銀河（加藤） ❖ 宇宙論と距離測定（高梨） ❖ 重力レンズ・観測装置（内海）
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- 47. 代表的な天体観測システム (1) 天文台： 国立天文台（三鷹・岡山・野辺山・水沢・ハワイ） (2) 望遠鏡： すばる望遠鏡（口径8.2m） (3)観測・探査衛星： ひので・あかり・すざく・かぐや・はやぶさ 観測から得られる情報 空間構造・波長（エネルギー）・偏光・時間変動
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- 51. 最終レポート ❖ 全講義の中から最も興味を持ったテーマを一つ選び、 自分なりにまとめる ❖ A4用紙（枚数や形式は問わない） ❖ 提出：1/20（水）∼1/27（水）＠教務課レポートBOX ❖ 所属学科・学年・学籍番号・氏名を明記 ❖ 1/31に成績を確定させるので、何かある場合はそれまでに ❖ 連絡先：takanori@geo.titech.ac.jp 講義資料：http://sasakitakanori.com