あなたは、薄雲が立ち並ぶ不気味な赤みがかったオレンジ色の空の下、永遠の夕日の中に立っています。広大な海の端では、固い地面が水面からゆっくりと隆起し、植物に覆われた低地が現れます。この植物は華氏 40 度 (摂氏 4 度) に達する気温にさらされていますが、その葉は緑色ではなく、黒く、地形を洗い流すわずかなエネルギーを吸収するために大きく開いています。
あなたは、地球の暗く凍った側にある前哨基地である永住の地から、この楽園にやって来ました。低地の丘を下って水辺までハイキングします。地平線を眺めながら、来年は家族全員を連れて色と熱と光を楽しむことを誓います。そして、来年がわずか 37 日後に迫っていることに気づき、広大で圧倒的な宇宙の中で自分が突然小さく、取るに足らないものに感じられます。
これはあなたの未来の地球かもしれません。いや、本当に。それはグリーゼ 581g という惑星を芸術的に表現したもので、2010 年に大きなニュースになりましたが、それは 。
それでも、彼らは他の地球に似た惑星を探すことをやめませんでした。高度な惑星探索技術といくつかの本格的な装置のおかげで、天文学者たちは太陽系の外にある数千の候補星を見つけています。これらは、太陽に似た他の恒星を周回する惑星であり、系外惑星と呼ばれます。科学者たちは、宇宙には数十億の惑星で満たされている可能性があり、そのうちのいくつかは間違いなく地球に似ているという、身の引き締まるような、ほとんど恐ろしい認識に達しつつあります。少なくとも表面的には。しかし、惑星が地球に似ているということは実際には何を意味するのでしょうか?
ゴルディロックス ゾーン: 地球に似た世界とは何ですか?
宇宙にもう一つの地球が存在するとしたら、それは地球に似ている必要があるのではないでしょうか?確かにそうだが、直径が正確に 7,926 マイル (12,756 キロメートル) で、軸に対して 24 度近く傾いた青い世界を見つける確率は、スパンコールのついた革が似合う、エルヴィス プレスリーのものまね者を見つけるのと同じくらい低いように思われる。王自身。
もちろん、見るのは悪いことではありません。天文学者はまさにそれを行っています。この目的は、必ずしも完全に一致するものを見つけることではなく、近いものを見つけることです。たとえば、天文学者は、いわゆる「スーパーアース」、つまり私たちの住む惑星よりわずかに大きい惑星をいくつか発見しました。これらは、木星や土星ほどの大きさの惑星よりもはるかによく一致します。
実際、木星や土星のような巨大な惑星は、固体表面がほとんどまたはまったくない、水素、ヘリウム、その他のガスの巨大な球にすぎないため、巨大ガス惑星として知られています。嵐のような色とりどりの大気を持つ巨大ガス惑星は、壮観な景色を提供するかもしれないが、うまく掘削できるわけではない。
地球やスーパーアースに似た惑星を含むより小さな惑星は、生命の孵化器となる可能性がはるかに高くなります。天文学者は、これらのピップスキークを地球型惑星と呼んでいます。なぜなら、それらは岩石のマントルに囲まれた重金属の核を持っているからです。地球型惑星は主星の近くにくっつく傾向があり、そのため軌道が小さくなり、年数がはるかに短くなります。
地球型惑星もゴルディロックスゾーンに存在する可能性が高くなります。ハビタブルゾーンまたはライフゾーンとも呼ばれるゴルディロックス領域は、惑星がその母星から適切な距離にあり、その表面が暑すぎず寒すぎない宇宙領域です。もちろん地球がその役割を果たしますが、金星は温室効果の暴走で燃え上がり、火星は凍った乾燥した世界として存在します。その中間では、液体の水が凍ったり宇宙に蒸発したりすることなく、惑星の表面に留まる条件がちょうど整います。現在、別の太陽系のゴルディロックスゾーンで別の惑星を見つけるための探索が続いています。
系外惑星を探す方法
系外惑星の探索における大きな問題の 1 つは、恐ろしいものを検出することです。ほとんどは、直接観察するには小さすぎるし、遠すぎるだけです。私たちの地球にある望遠鏡は、遠く離れた惑星をその主星から離れた点として分解することはできません。幸いなことに、天文学者には自由に使える他の手段があり、それらはすべて光度計（光を測定する装置）、分光器、赤外線カメラを備えた高度な望遠鏡を必要とします。
として知られる最初の方法は、近くの惑星の重力の引っ張りによって引き起こされる星の相対速度の変化を調べます。これらの引っ張りにより、星は地球に向かって押し寄せ、その後遠ざかっていき、周期的な変動を引き起こします。これは、星からの光のスペクトルを分析することで検出できます。地球に向かって押し寄せるにつれて、その光波は圧縮され、波長が短くなり、色がスペクトルの青色側にシフトします。地球から遠ざかるにつれて、その光波は広がり、波長が長くなり、色がスペクトルの赤色側にシフトします。惑星が大きくなると親星のぐらつきが激化するため、この技術は地球より数倍大きい巨大ガス惑星を見つけるのに非常に効率的です。
すべての惑星がうまくできることは何でしょうか?光を遮断します。惑星の軌道が親星と地球の間を横切ると、光の一部が遮られ、星が暗くなります。天文学者はこれをトランジットと呼び、関連する惑星探索技術を と呼んでいます。高感度光度計を備えた望遠鏡は、大きな惑星を簡単に識別できますが、地球サイズの天体によって引き起こされるわずかな減光さえも捉えることができます。
最後に、一部の天文学者はマイクロレンズとして知られる技術に注目しています。ある星が別の星のちょうど前を通過するときに起こります。これが起こると、前景の星の重力が拡大レンズのように作用し、背景の星の明るさが増幅されます。惑星が前景の星を周回している場合、その追加の重力によって増幅効果が強化されます。これにより、他の検出技術では見えなかった惑星が簡単に明らかになります。
ケプラーとTESS
居住可能な惑星の基本的な要件は、（ガス状ではなく）岩石の表面、（水蒸気ではなく）液体の水、そして暑すぎず寒すぎないゴルディロックスゾーンにある惑星であると以前に述べました。では、このような種類の系外惑星を見つけるためにどのようなツールが使用されているのでしょうか?
最初の系外惑星は 1990 年代にハッブル望遠鏡で検出されました。しかし、私たちの太陽系の外で恒星を周回する地球に似た惑星を発見するという NASA の最初のミッションは、2009 年に打ち上げられた でした。高感度光度計を装備したケプラーは、星の明るさを監視し、次のような原因によって引き起こされる光の小さな周期的な低下を探しました。惑星がその面を通過すること。この通過技術により、ケプラーは星のハビタブルゾーンを特定するだけでなく、それ以上のものを特定することができました。これらには、グリーゼ 581cとケプラー 62f が含まれます。
ケプラーのミッションは 2018 年に終了し、その後に が続きました。 TESS の使命は、同じくトランジット法を使用して系外惑星を見つけることです。 TESSはケプラーよりも400倍広い空域をカバーし、30倍から100倍明るい星を研究します。
地球に似た系外惑星
ここでは、遠い世界にある地球に似た惑星の最も刺激的な発見のいくつかを紹介します。
GJ 667Cc
2012 年 2 月、国際科学者チームは、地球から約 22 光年離れた他の 2 つのオレンジ色矮星と関連する M 級矮星、 に焦点を当てたぐらつきベースの研究の結果を報告しました。天文学者たちは、以前に発見された公転周期がわずか 7.2 日のスーパーアース (GJ 667Cb) についてさらに詳しく知りたいと考えていましたが、彼らの観測により、さらに良いもの、つまり公転周期 28 日の別のスーパーアース GJ 667Cc が発見されました。この惑星は、GJ 667C のゴルディロックスゾーンに快適に位置しており、地球が受け取る光の 90 パーセントを受け取ります。この光のほとんどは赤外線スペクトルに含まれており、これは惑星が到来するエネルギーのより高い割合を吸収する可能性が高いことを意味します。結論：GJ 667Cc は、地球が太陽から吸収するのと同じ量のエネルギーをその星から吸収する可能性があり、その結果、私たちが知っている液体の水と生命を支えている可能性があります。その惑星は非常に暑いため、居住には適さない可能性が高いことが判明しました。
ケプラー-452b
ケプラー 452b は、しばしば地球の「いとこ」と呼ばれ、私たちからほぼ離れたところに位置する系外惑星です。 2015 年に NASA のケプラー探査機によって発見されたこの惑星は、その恒星ケプラー 452 のハビタブルゾーン内で発見された最初の地球近傍世界であり、その表面に液体の水が存在するのに好ましい条件が整っている可能性があります。ケプラー惑星の一つです。ケプラー 452b は地球の約 1.6 倍の直径を持ち、同様の方法で星の周りを公転し、1 周を完了するのに約 385 日かかります。これらは、惑星の表面上に液体の水が存在できるゾーンです。
トラピスト-1e
TRAPPIST-1 系には、TRAPPIST-1 として知られる小さくて冷たい恒星の周りを回る 7 つの惑星があります。約 40 光年離れたこの星系は、これまで太陽系の外で発見された地球サイズの惑星の最大の集合体であったため、興奮を呼び起こしました。 7 つの惑星はすべて、水星よりもはるかに太陽に近い軌道を回っていますが、星のハビタブルゾーン内に位置しているため、表面に液体の水が存在する可能性があります。 TRAPPIST-1b から TRAPPIST-1h と名付けられたこれらの系外惑星も、岩石であるように見えました。スターに対していつも同じ顔を見せる人もいます。これは、地球の片面は灼熱の太陽が降り注ぐ恒久的な日光にあり、もう一方の面は恒久的に凍てつく暗闇にあることを意味します。 , TRAPPIST-1e は、この系内でまだ生命が生息できる唯一の惑星である可能性があるようです。残りは星から近すぎるか遠すぎるかのどちらかです。
GJ 1002b および GJ 1002c
他のハビタブルゾーン惑星は、地球から約 16 光年離れた赤色矮星 GJ 1002 を周回する GJ 1002b と GJ 1002c です。これらの岩石惑星は地球とほぼ同じ質量を持っています。 GJ 1002b はその星を周回するのに約 10 日かかりますが、GJ 1002c は 21 日強かかります。二つの惑星。
TOI700e
2023 年初頭、TESS によって、私たちとほぼ同じ大きさの惑星である TOI 700e が発見されました。その組成は不明のままですが、科学者たちは、地球のような岩石の表面を持つ可能性があると推測しています。居住可能な惑星の範囲内に位置しているため、液体の水も存在する可能性があります。 TOI 700e は恒星を周回するのに 28 日かかり、潮汐ロックされる可能性があります。 (比較のために、私たちの月は地球に潮汐的に固定されていますが、地球はその星である太陽に潮汐的に固定されていません。)
言い換えれば、先ほど述べた基本的なパラメーターがあったとしても、惑星を本当に「地球に似ている」と呼ぶには、さらに多くのことを考慮する必要があるということです。系外惑星の大気を観察できるジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のようなミッションでは、さらに多くのことが分かるかもしれません。
