1. 天文学・惑星科学の
最前線
東京工業大学 特任准教授
神奈川大学 非常勤講師
佐々木貴教

2. 講演内容
・天文学が扱う「宇宙」
・太陽系外惑星の発見
・生命を宿す惑星の発見へ向けて

3. 自己紹介
❖ 佐々木 貴教（ささき たかのり）
❖ 東京工業大学 大学院理工学研究科 地球惑星科学専攻
GCOE「地球から地球たちへ」特任准教授
神奈川大学 理学部 非常勤講師
❖ 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？

4. 天文学が扱う「宇宙」

5. 「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

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

7. 宇宙の時間的拡がり（宇宙論）

8. 宇宙の歴史を１年で表すと

9. 太陽系外惑星の発見

10. 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

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

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

13. 太陽系外惑星が続々と見つかる
2012年11月21日現在
約850個の系外惑星を発見！

14. バラエティに富む系外惑星系

15. 間接観測法１：視線速度法
恒星と惑星は共に共通重心の周りを
回っている
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

16. 1995年 初めての系外惑星発見
1995
51 Pegasi b
46
この後最も多くの系外惑星が
本手法で発見されている

17. 間接観測法２：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
惑星の半径が求まる → 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が検出可能

18. 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

19. 直接撮像
惑星と中心星の光を分離し、惑星を直接撮像する
コロナグラフ：中心星の部分だけを隠す
補償光学 (AO)：大気による画像の揺らぎを補正
コロナグラフなし コロナグラフあり は約100億倍にも達する。中間赤外より
長波長では惑星自体の熱放射のため両者
の明るさの比は多少緩和されるが、それ
ム層 でも約1000万倍となる。
地上観測の最大の障壁は地球大気の揺
らぎが起こすかげろうである。現在、すば
る望遠鏡などの口径8∼10m級の地上大
望遠鏡では、大気揺らぎを時々刻々と補
ザー 正する補償光学や、明るい恒星を隠すコ
コロナグラフ ロナグラフなどを用いて、
年齢の若い巨大
補償光学
惑星の検出などが試みられている（図 ）。

20. 直接撮像成功！
HR 8799
GJ 758

21. 生命を宿す惑星の発見へ向けて

22. 宇宙は地球であふれてる！？
理論計算
観測
地球型惑星が大量に存在していることを示唆
恒星の 23% が 0.5∼2.0 M地球 の惑星を持つ！？

23. 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

25. 生命存在条件
生命の定義
(1) 自己と外界を区別する膜を持つこと
(2) 代謝をすること
(3) 自己複製をすること
このような特徴を持った「生命」
が生まれるための必要条件
惑星の表面に液体の水が存在すること
これを便宜的に惑星科学における生命存在条件とする

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

27. 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

28. 「第二の地球」の発見へ向けて
・巨大ガス惑星の発見（1995年）
・惑星大気の観測（2002年）
・惑星赤外線輻射（惑星の温度）の検出（2005年）
・Super-Earth系の発見（2007年）
・惑星の直接撮像（2008年）
・地球型惑星・Habitable Planet の発見（2010年）
・系外惑星リング・衛星の発見
・地球型惑星の直接検出（測光＆分光）
・地球型惑星の大気成分・バイオマーカーの同定
・地球外生命の発見！

29. フェルミのパラドックス
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
エンリコ・フェルミ 証拠は皆無である
（1901-1954） = 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