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太陽系外の地球たちに
  生命を探せ!

  東京工業大学 特任准教授
     佐々木貴教
講演内容


?太阳系外惑星発见の歴史
?系外惑星の観测手法
?生命を宿す惑星の発见へ
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
    ?グローバルCOE「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?
太阳系外惑星発见の歴史
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
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」
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!
太陽系外惑星が続々と見つかる



 2012年7月3日現在
 776個の系外惑星を発見!
我々の住む太陽系




  水 金 地 火???木???土??天?海


地球型惑星(岩石惑星):水星?金星?地球?火星
木星型惑星(巨大ガス惑星):木星?土星
天王星型惑星(巨大氷惑星):天王星?海王星
异形の惑星たち(1)




            木星


     地球より内側の軌道に
地球
     木星を超える巨大惑星
Hot Jupiter




灼熱のガス惑星
异形の惑星たち(2)

      軌道離心率が高い惑星が多い
     (楕円軌道を描く惑星が多い)




             木星

地球
Eccentric Planet




極暑?極寒を繰り返す
異形の惑星たち(3)
 Super Earth

        惑星質量が地球の
         数倍~10倍
        程度の地球型惑星




               地球
系外惑星の観测手法
間接法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質量が求まる
1995年?初めての系外惑星発见

                        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
間接法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
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
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

 中心星が明るすぎて、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)
              コロナグラフなし   コロナグラフあり   は約100億倍にも
                                    長波長では惑星
天体
                                    の明るさの比は
     ナトリウム層                         でも約1000万倍
     高度
                                    ?地上観測の最
     大気揺らぎ
                                    らぎが起こすか
                                    る望遠鏡などの
                                    望遠鏡では、大
       レーザー                         正する補償光学
     コロナグラフ:明るい中心星の部分だけを隠す
                         ロナグラフなどを
 補正された
直接撮像成功!




HR 8799

              GJ 758
生命を宿す惑星の発见へ
宇宙は地球であふれてる!?


     理論計算
   [Mordasini et al., 2009]         観測
                              [Howard et al., 2010]




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!?
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
Sasaki 20120711
理论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




 [Ida & Lin, 2004]           軌道長半径 [AU]
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
太阳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
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
「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!
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
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
参考図書




本日の講演資料はHPで公開します!
  http://sasakitakanori.com

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