1. 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

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

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
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？

4. 太陽系外惑星発見の歴史

5. 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

6. 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」

7. 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！

8. 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！

9. 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

10. 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

11. Hot Jupiter
灼熱のガス惑星

12. 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

13. Eccentric Planet
極暑・極寒を繰り返す

14. 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

15. 系外惑星の観測手法

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 直接撮像成功！
HR 8799
GJ 758

22. 生命を宿す惑星の発見へ

23. 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！？

24. 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. 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
[Ida & Lin, 2004] 軌道長半径 [AU]

27. 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

28. 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

29. 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

30. 「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！

31. 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

32. 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

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