FEB：バトルオブ系外惑星(電界効果トランジスタならFETよ)

■第２の地球？２０光年先に最も似た惑星(グリーズ581C)
Gliese581


劇場版あずまんが大王3Dで智ちゃんの真っ平らなおっぱいを
ジロジロ眺めた夢を見た量子きのこですおはようございます＾＾


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本題

太陽系外惑星の観測技術も着々と高まってますね～

元々、太陽系外惑星の観測は、惑星を直接観測するのではなく、その惑星の属する恒星系の親玉(恒星)を観測するのがギリギリ可能なレベルで、しかもその方法が主に2つしかなかったわけです。


ドップラー法とトランジット法という2つの方法なのですが、ドップラー法は軌道半径と惑星の質量、トランジット法は惑星の直径(の上限)と、観測できるものが異なり、惑星の密度を割り出したいときにはこの両方で観測できていることが条件となります。

しかし、ドップラー法は恒星系の向きにほとんど無関係に観測できるのに対し、トランジット法は恒星系の向きが限定された条件でないと観測できないという縛りがあるため、運よくこっちを向いてくれた限定的な惑星しか観測することができないわけです。
(惑星が恒星からの光をちょうどさえぎらないと観測できないわけです)


惑星の密度がわかって初めて、組成を推測することができるわけですから、よほど選ばれた観測対象しか引っかからないことがわかります。





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・観測精度の向上

しかしながら、そんな悪条件の中すでに240個の系外惑星を発見できているのは、観測機器の精度の向上も一役買っています。


昔は精度があまりよくなかったため、ドップラー法で観測できる惑星がホットジュピターという似たような性質のものに限られていました。
ホットジュピターというのは恒星のすぐ近くを回る巨大なガス惑星のことです。
惑星の公転によってわずかに動かされる恒星の動きを捉えるドップラー法では、恒星の近くにあるほど、惑星の質量が大きいほど観測しやすいという特徴があるのです。
(恒星からの光の色がドップラー効果で周期的にシフトするのですが、その周期が公転軌道を決定し、振幅が質量を決定するといった流れになります)
(ドップラー効果：救急車が通り過ぎると速度の変化で音程が変わりますが、同様に太陽が通り過ぎると速度の変化で太陽の色が変わるといった感じです。)



恒星の動きは微々たるもので、速度が100km/h程度のようですから
地球の公転速度の時速10万キロと比べるとはるかに小さいものですし
数百nmの可視光線のうち、0.0001ナノメートル(0.1pm)レベルの波長のシフトを見つけ出さなければならないので至難の業です。


それが、最近は巨大なガス惑星ばかりでなく比較的軽い岩石惑星も観測できるようになったのですから、精度の向上は目を見張るものがあるといえるでしょう。






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・実はありふれているんだよ？


しかしながら、どうもそればかりが要因ではないようで
系外惑星そのものが割りとありふれた存在であることも、今回の発見につながっているのだと思われます。

地球に似た惑星の存在確率を既存のデータから推定してみると、恒星の1割近くにもわたる多くの恒星が地球に比較的似ている惑星を持っていると算出されたようです。
(太陽に似た恒星が、地球の軌道の0.8～1.5倍、0.3～3倍の質量の惑星を持つ存在確率)




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・新たな観測の可能性

それまでは、系外惑星は恒星を頼りに間接的に探るしかありませんでしたが、そこらへんにあるとわかれば、恒星の光をマスキングすることで、惑星そのものから反射した光を直接捉えられるまでに技術が進歩しているようです。
惑星から反射した光からは、大気の組成が推測できるようです。





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・岩石版ホットジュピターなのに液体の水があるわけ

今回発見された惑星は、直径が地球の1.5倍、質量が5倍とありますが
重力が5倍あるわけではありません。
直径が大きい分軽減されて、2.2倍程度で済みます。
(g=GM/r^2なので、質量は1乗ですが、半径は2乗で効いてきます)




また、軌道半径の小ささ(地球の1割以下)から、
今回の発見もホットジュピターに近い条件であったことがわかります。
いわば、岩石惑星版のホットジュピターのようなものですね。

軌道が近いと、潮汐力(潮ちゃんの満ち引きの要因)の影響を受けるので、月のように公転と自転が同期するのは必然といえるでしょう。


昼側は常に昼で、夜側は常によるであるということです。

それでもなお、気温が摂氏-30～70度の範囲に収まっているのは
いわば恒星の出力が弱いおかげです。


この恒星は赤色矮星と呼ばれる出力の小さいタイプで、このようなタイプの恒星も含めると、今回の惑星のように「水が液体で存在できる環境」の惑星の可能性は太陽のような恒星を対象にしたものよりももっと増えるそうです。
先ほどの1割という確率がグンと跳ね上がって7～8割にも上るようです。






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・たった20光年、されど20光年

これまでに観測された240個の惑星のうち、地球型惑星最有力候補がたった20光年先にあったのは驚きだと思います。

宇宙の観測できる限界は数百億光年とも言われているので
それと比較するとかなり近いといえるでしょう。


とはいえ、光の速度でもなお20年かかる距離は
マクロな物体を光速に持っていけない人類にしてみればまだまだ遠い存在であることは間違いないでしょう。


しかし、送るものが生身である必要はないかもしれません。
光の速さで交信できる電波はもちろん、
質量を大きく抑えた簡易的な人間の分身ができれば
かなりの速度を出すことができるとも考えられています。






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・地球型生命研究がもてはやされる理由

ところで、どうして我々地球人の科学者は、地球上の生命に近い生命体しか考慮しないのでしょうか？
それには、考えたくても考えが追いつかないという深刻な理由があるのです。

データが少なすぎてまるでシミュレーションができないのです。

だから珪素生物や水以外に頼る生命体すら具体的に考えることができないのです。

ハードSFではもう10年以上前に、中性子やクォークでできた生命体や、放射線を食べて生きる生命、ガス惑星内を漂う生命や、星雲自体が生命体など、奇抜な生命体は数多く考案されていますからね。
それでも具体的なことはほとんど想像の域を出ないため、廃れていったのだと思われます。






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・もし宇宙に地球が本当に孤独だったら･･･

今回の件で将来、地球型惑星が大量に見つかったとしましょう。

それでも知性を持った生命体はおろか、生命活動をしている痕跡すら見つけられない可能性もあるわけで。

たまたま時代が合わなかったで済ませられるのか、だんだん済ませられなくなってくるのか･･･

もしこんなにも宇宙にありふれている地球型惑星のどこにも
生命活動が見られない場合

むしろそれは宇宙の理解を飛躍させるチャンスであるかもしれません。

宇宙に生命体がただ1箇所に限られる何らかのルールがあるのかもしれない･･･あるとすればそれはいったいどのようなメカニズムなのか･･･と。

もしかするとこれをヒントに生命や宇宙の本質が見えてくるかもしれませんよ。


宇宙の広がりは、生命体同士が出会うのには限りなく不都合に近いくらい広いですからねえ。それに比べて光速の遅いこと遅いこと。

その光速にすら到底たどりつけない生身の人類は個体の寿命も文明の寿命も短すぎるわけで･･･。

空間越しに直に会うべきではなくもっとほかの方法を探すべきなのではないかと思えてくるほどですよ。





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