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1.
太陽系外惑星に 生命を探せ! 東京工業大学 特任助教 神奈川大学
非常勤講師 佐々木貴教
2.
講演内容 ・太陽系外惑星発見の歴史 ・系外惑星の観測手法 ・生命を宿す惑星の発見へ向けて ・これから宇宙を目指す君たちへ
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」特任助教 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.
太陽系外惑星発見の歴史
5.
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」
6.
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!
7.
太陽系外惑星が続々と見つかる 2011年11月11日現在 約700個の系外惑星を発見!
8.
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
9.
異形の惑星たち(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
10.
Hot Jupiter 灼熱のガス惑星
11.
異形の惑星たち(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
12.
Eccentric Planet 極暑・極寒を繰り返す
13.
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
14.
系外惑星の観測手法
15.
様々な望遠鏡を用いた観測 様々な望遠鏡を用いて、様々な波長で天体を観測
16.
様々な望遠鏡を用いた観測 様々な望遠鏡を用いて、様々な波長で天体を観測
17.
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って 星の色が周期的に変化
18.
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
19.
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
20.
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
21.
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 )。
22.
直接撮像成功! HR 8799
GJ 758
23.
生命を宿す惑星の発見へ向けて
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!?
25.
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
26.
27.
太陽系形成標準理論(林モデル)
巨大氷惑星形成 ©Newton Press
28.
バラエティに富む系外惑星系
29.
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]
30.
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
31.
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
32.
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
33.
「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!
34.
これから宇宙を目指す
君たちへ
35.
いかに「宇宙」を目指すか ・研究者(大学・天文台・JAXA・NASA) ・技術者(工学実験・望遠鏡・探査機) ・宇宙飛行士 ・サイエンスコミュニケーター(科学館・講演会) ・マスコミ(テレビ・新聞・出版) ・CGクリエーター(科学映像・教科書) ・宇宙旅行会社(ベンチャー企業) ・政治家(宇宙開発事業の振興) ・SETI@home ...etc
36.
全ての点はいつか必ず繋がる “You can’t
connect the dots looking forward; you can only connect them looking backwards. So you have to trust that the dots will somehow connect in your future” -Steve Jobs (2005)
37.
惑星科学を共に楽しもう!
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