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- 3. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 4. 宇宙の空間的拡がり 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
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- 6. 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
- 7. 各天体の軌道 短周期彗星の巣 隕石の母天体
- 8. 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
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- 10. 生命を宿す可能性のある太陽系内天体 ＝液体(水)が存在する天体 火星 エウロパ （木星の衛星） タイタン （土星の衛星）
- 12. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 13. 星形成の流れ 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 ・星は1個だけで生まれることは少ない ・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
- 14. 様々な質量の星の一生 3 3
- 15. 惑星形成 原始惑星円盤内：塵 → 微惑星 → 原始惑星 → 惑星 巨大氷惑星形成 ©Newton Press
- 16. 原始惑星系円盤 分子雲コアの収縮 ! 重力と遠心力のつりあい ! 原始惑星系円盤が形成 原始星 T タウリ型星 分子雲コア 原始惑星系円盤
- 17. 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
- 18. 惑星形成最終ステージ 原始惑星同士が巨大天体衝突 を繰り返す → 地球型惑星形成 原始惑星に円盤ガスが暴走的 に流入 → 巨大ガス惑星形成
- 19. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 20. 1995年 初めての系外惑星発見！ 1995 51 Pegasi b 46 発見者： M. Mayor & D. Queloz
- 21. 太陽系外惑星が続々と見つかる 2013年1月15日現在 発見数870個を超える！ 太陽系とは全く姿の異なる 異形の惑星たち！
- 22. 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）
- 23. 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
- 24. 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！？
- 27. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 28. • 1609 – – – •
- 29. 学術的な天体観測 • – – – – – – –
- 30. 次世代巨大望遠鏡計画 (Thirty Meter Telescope) • 66 • 492 30m E-ELT, GMT – • (James Webb Space Telescope) – ( e Infrared telescope for GMT 5000m) E-ELT, – 2021 – gy and Astrophysics) • E-ELT (European Extremely Large Telescope) 6.5m (18 )• • 2011/9 m– – 16 39m, – – 1000 • 2012 30mm ) – (L2) GMT (Giant Magellan Telescope) – (6K= -267 ) – 2011 (2018 ?) –(H2L2 21.4m, ) GMT E-ELT
- 32. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 33. • 天の川の正体 • 銀河系（天の川銀河） 星の集まり • 銀河（天の川銀河） 太陽系が所属する銀河：約1000億個の星々からなる 棒状渦巻銀河・中心には巨大ブラックホール 前回の復習 • 天の川の正体 • 星の集まり • 銀河（天の川銀河） 銀河中心 25000光年 銀河中心 太陽系 25000光年 太陽系
- 34. 1. 様々な波長でみた天の川銀河 様々な波長で見た天の川 様々な波長でみた天の川 電波 赤外線 近赤外線 可視光線 X線・γ線
- 35. 天の川銀河の模式図 天の川銀河の模式図 大質量ブラックホール（太陽質量の100万倍以上） 銀河バルジ（星） 円盤（星＋星間ガス） 星は1011個程度 ダークハロー（ダークマター） ダークハローの質量は1011個程度
- 36. 前回の復習 銀河の種類：ハッブルの分類 • 銀河の種類（ハッブルの分類） 渦巻き銀河 楕円銀河 棒渦巻き銀河
- 37. 活動銀河 電磁波の種類によってその姿が大きく変わって見える 動銀河 活動銀河 中心部分（銀河活動核）が異常に明るい 観測する電磁波の種類によって その姿が大きく変わって見える 観測する電磁波の種類によって その姿が大きく変わって見える 活動銀河 観測する電磁波の種類によって その姿が大きく変わって見える NASA/CXC/SAO 11/43 NASA/
- 38. 超巨大ブラック ホールの謎 1 大きな銀河 = 1 億倍のギャップ 大きなブラックホール 大きな国ほど 石ころは大きいか? 卵が先か、鶏が先か? 34/43
- 39. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 40. ビッグバン宇宙論 宇宙はビッグバンから始まり、その残光が宇宙マイ WMAP クロ波背景放射（CMB）である 宇宙の大規模構造：初期の微少な揺らぎにより形成 COBE CMB 最新の観測はダークマターの存在を予言している WMAP CMB 宇宙の階層構造 ( )20 WMAP Sloan Digital Sky Survey (SDSS) 恒星 宇宙の大規模構造 (散開 or 球状) © 4D2U (NAOJ)
- 41. 加速膨張する宇宙 © NASA (現在) 最遠方銀河 : 約5億年後 MACS0647-JD 宇宙の暗黒時代 (Coe et al.2012) 張 宇宙の晴れ上がり 加速膨 約38万年後 Inflation NASAの Big Bang WMAP衛星 量子ゆらぎ 宇宙 再電離 銀河や惑 星の誕生 (現在)最古の星 : 約5億年後 HE 1523-0901 (Frebel et al.2007) 宇宙の始まり 現在 (137億年)
- 42. 宇宙を構成する成分 宇宙を構成する成分 ※ バリオン(Baryon) : 普通の物質 ■ 宇宙論パラメータ (a) Hubble定数 (H0) : 現在の膨張速度 ← 遠方の銀河 (b) 物質密度 (Ωm) : バリオン(Ωb) ← 元素合成 渦巻銀河の回転速度 + 暗黒物質(Ωc) ← 銀河(団)の構造 (c) 宇宙項(ΩΛ) : 暗黒エネルギー ← 遠方のIa型超新星 ※ 宇宙の曲率 (k) : k = Ωm +ΩΛ-1 ← CMB Hubble定数(H0)[km/s•Mpc] 70.4 物質 バリオン密度(Ωb) 0.0456 4% 暗黒エネルギー 暗黒物質の密度(Ωc) 0.227 暗黒物質 73% 暗黒エネルギー密度(ΩΛ) 0.728 23% (Komatsu+10;Jarosik et al.2010) ※ 現在の宇宙モデル: ΛCDM (冷たい暗黒物質) モデル (Cold Dark Matter) バリオン音響振動 (BAO : Baryon Acoustic Oscillation) --- 宇宙晴れ上がり以前のバリオン振動 → 音波 宇宙年齢 = 137億年
- 43. 冷たい暗黒物質モデル 2100万年 １億年 粒子数 10億個 (N体計算 ※ Λ : 宇宙 47億年 136億年 (Millennium Simulations : Springel et al. 2005)
- 44. 密度の揺らぎから初代星へ 密度 揺らぎから初代天体の形成 ΛCDMモデル 100万倍の太陽質量 約3億年後 約1000K (virial温度) Virial平衡 (重力とガス圧の釣合) ガスの冷却 (H2分子の回転遷移) H2 形成 Hの三体反応, H‒反応 収縮 低温の高密度なガス雲 (ハロー) 高密度なコア (Yoshida et al. 2003) 1000倍の太陽質量( 300K) (N体＋SPH計算 : 4800万個の粒子) ※ Virial定理：系のポテンシャル(U)と運動エネルギー(T ) --- U + 2T = 0
- 45. 密度揺らぎとバリオン音響振動 【概念図】 ※ バリオン(baryon) --- 普通の物質 初期状態 暗黒物質 (4成分の一流体) バリオン 光子 ニュートリノ ニュートリノ 重力 輻射圧 (相互作用せず) 自由に外側へ 暗黒物質 : 滞留 光子・バリオン流体 (自己重力) (Thomson散乱を通して強く結合) 宇宙の晴れ上がり 光子は外側へ逃げる 揺らぎ成長 (自己重力) バリオン : 停留 バリオンの密度の揺らぎ → 音波(弾性波)振動 『バリオン音響振動』 時間 重力相互作用 (BAO : Baryon Acoustic Oscillation)
- 46. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 48. 宇宙図の見方 ① 宇宙を見ることは、昔を見ること 遠方の天体ほど過去の姿 ② 見える宇宙と見えない宇宙がある 宇宙図のしずく型の部分が見えている宇宙 ③ 宇宙では、遠くの「距離」は要注意 光が到達するまでに宇宙は膨張する ④ 宇宙は「科学の眼」で見えてくる 宇宙を理解するには科学的思考が不可欠
- 49. 一般相対論的宇宙モデル アインシュタイン方程式 1 Rµ Rgµ + gµ = 8 GTµ 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
- 50. 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
- 51. 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
- 52. 2011年度ノーベル物理学賞 2011 遠方超新星を用いた加速膨張宇宙の発見
- 53. 本講義で扱ったテーマ ❖ 太陽系（佐々木） ❖ 星惑星形成（佐々木） ❖ 系外惑星（佐々木） ❖ 天体観測（本田） ❖ 銀河系・近傍銀河（橋本） ❖ 初期宇宙と構造形成（堀） ❖ 宇宙論・超新星（高梨）
- 54. 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
- 55. 連絡先 ❖ Sasaki Takanori Online：http://sasakitakanori.com トップページに講義資料へのリンクを載せておきます 今日の講義の資料も明日中には載せる予定 ❖ メール：takanori@geo.titech.ac.jp 講義の感想, 質問, 要望, 相談 惑星科学全般についての質問 研究や研究者についての質問