系外惑星から宇宙生物学へ

河原 創

昨日の会議で若手の発表をきいたところによるとこれからは重力波と宇宙生物学（系外惑星？）だと認識されているらしい• おかしい
3.11
Ph.D

地惑へ

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X線天文学・銀河団
系外惑星・宇宙生物学

ここ５～６年いろいろな若い人を誘ったがだれも来てくれない
自分がやってもよいというくらい宇宙生物学に興味がありますか？

昨日出ていたマクロな課題• 波⾧・サイトではなくターゲットでコミュニティーを再編• 新しい提案・方向性を（若手が）だせ

ミクロスコピックには、研究者の研究対象の変更（掛け持ち）が行われないと解決しない（分野移動の流動性）

若手の頭の中を覆いがちな外部性（煩悩）

幸福を追及する権利
学振格差
任期制と支配関係
人生設計に過酷な勤務地の流動性
若手twitterキャプチャー削除（30年後の天文学を考える前にまず職をくれという内容）

承認欲求と所属欲求学振格差
論文数・引用数
職位・特任問題学会賞・給料の額
人間関係・波⾧コミュニティー
名誉関係・偉い人の評価とか？

重要ですが、しかしこの話はこれ以上しない宇宙生物学（系外惑星）の内部性（動機）の話から

“宇宙生物学”という用語についてイメージ

宇宙生物

“宇宙生物学”という用語について
実態

宇宙生物

宇宙生物
新分野なのだろうか？

太陽系探査

なぜ既存の枠組みで語らないのか：
新分野というよりは、既存分野では共有されない価値「宇宙生物学」とよばれるVinland(s)に向かう人たち
1. 生命の起源（パンスペルミア的展開）をしりたい(生物)2. 太陽系内天体に行ってなにか生命的な探査をしたい（惑星）3. 他の生命がありうる他の惑星（世界）を知りたい（天文）お互い(少なくとも今は)そんなに関係ないけど寄り集まっているなぜ既存の枠組みで語らないのか：
反感を買う以下の面も多分にある（宇宙生物学のダークサイド）
1. 一般受けしやすくある種の自尊心や懐を満足させられる（現状を歪めて伝えるアウトリーチの功罪）
2. やってることは前と同じだが宇宙生物に関連付けると、なにか新しい感じがする ⇒気のせいEx) 水/有機物が宇宙・惑星に見つかればそれでいいの?
ハビタブルゾーンに無理やり割り込む系外惑星⇒本当はそんなに華々しくない。まじめにやろう。

なぜ既存の枠組みで語りにくいか：
新分野というよりは、既存分野では共有されない価値「宇宙生物学」とよばれるVinland(s)に向かう人たち
1. 生命の起源（パンスペルミア的展開）をしりたい(生物)2. 太陽系内天体に行ってなにか生命的な探査をしたい（惑星）3. 他の生命がありうる他の惑星（世界）を知りたい（天文）お互い(少なくとも今は)そんなに関係ない

系外惑星の生命探査
系外惑星の探査をしても• 1.物理的な普遍法則• 2.生命を司る基本原理などの崇高な問題には答えない
1.物理学的な美しさは（少）ない
2.惑星科学・地球物理学的には仮想的すぎる
3.生物学的には無関心
4.天文では比較的理解が…

系外惑星生命探査は我々の愛する世界に似た世界が他にもありうるのか
そこはどんなところなのか知りたいというナイーブな価値観に駆動⇒サイエンス的に追及可能になったという点が新しい●よく言われた⇒「物理じゃない」
そうかもしれませんが、天文で基礎物理を解明するっていうお題目も…
●たぶん言われている⇒「生物じゃない」
そうですね。こまった。名前がよくないかも□価値の問題□作業の楽しさ2050年代くらいにはこうあるべき（私＝70代）• 現在進む富の偏在が解消され、文化的なことに使えるようになる• 太陽型星まわりの地球型惑星たち@ ハビタブルゾーンを徹底観測する専用衛星の時代
補足：科学者コミュニティーの中で、という意味ではなく、世界の社会全体の中でという意味⇒トランジット・直接撮像両方やるだろう。さらにもっと先端的な技術（光赤外干渉計）をめざすようになっていてほしい⇒探るもの：大気組成、気象、海洋、大陸、気候、生命の兆候など

宇宙直接撮像⇒分光（大気、レッドエッジ、表面組成）⇒ライトカーブ（表面分布、気象情報）

WFIRST, HDST, etc
20/50

一年間、光度曲線を精密(10%)に測定すると表面がわかる

Kawahara＆Fujii10,11Fujii&Kawahara12,Kawahara16

Habitabilityとはなにか？
• 地球がなぜ地球たるかという根源的問い⇔系外惑星• 作業としては放射伝達モデルなどでわりと美しい

Komabayashi67, Ingersoll69
Abe&Matsui88, Kasting88, Nakajima+92

Coronagraph関連技術• 具体的には光学と数学と情報科学

O. Guyon PIAA coronagraph現状：系外惑星生命探査
1995 系外惑星発見
2007 岩石トランジット惑星発見(corot-7b)
2009 ケプラー衛星アウトブレーク… many exoplanets within HZ
2016 proxima Cen b (in HZ?) Teff=3000K
2017 Trappist1 bcdefgh
Teff=2500K

Have we already detected solar planet analogs?
Yes, in a semimajor axis-mass planeSemimajor axis [au]

Have we already detected solar planet analogs?
Probably not yet, for characterizable planets

Young & very hot

2010-2020年代：猫も杓子も晩期星

トランジット：trappist1系
視線速度法：proxima centauri, IRD
直接撮像：M型星のまわりの地球型惑星

Coronagraph on Subaru Telescope/TMT, E-ELT etc
現在（自己放射惑星）

SCExAOの目標コントラスト
TMTでの目標コントラスト

木星反射光
地球反射光

Guyon, Jovanovic （すばる）
Kotani, Murakami, Yamamoto, Matsuo
Etc.. （各大学）

32/50

Post-Coronagraphic Injection
SCExAO
fiber

Post-coronagraphic
injection

IRD
R~70,000, Y,J,H bands,
laser comb

Molecular lines in Y,J, and H band装置開発振興の重要性

論文数学振アウトリーチ
説明しやすさ
華々しさ
宇宙感

使う人

作る人

装置開発振興の重要性

使う人

作る人

2050-2020=30年: ⾧期スパン観測
Productivity ∝ 1/公転周期 ? ⇒ 短周期惑星・晩期型まわり・TESS
⾧寿命・中性能のトランジット衛星をやっておくとよいかもしれない
Solar SystemSrockies

J1y
2y

3y

4y

Transit

Orbital Period [day]系外惑星のデータ科学という側面- 大量の一次元データ：e.g. Kepler 200,000 objects x 4yr
機械学習、AI、GPUコンピューティング、人力探査…
今後、TESS, CHEOPS, PLATOとある意味安泰
参入障壁ゼロ：twitterでtrappist1と検索してみよう- 二次元画像データ：2050年代・直接撮像においてもデータ量は莫大で（SCExAO, 一晩~TB）処理も複雑（波面情報や復元など）

まとめ：
系外惑星における生命探査をやっていくためにはこれまでの物理では共有されない価値について流布してコミュニティを作る必要がある
作業が楽しい（実際楽しい）というのも大事
価値感の問題ゲリラ的衛星？

大型望遠鏡
直接撮像？
TESS JWSTWFIRST

habitable planet用衛星

太陽型周り地球型惑星の専門観測