第55回 東レ科学振興会科学講演会記録
平成17年9月22日 東京 有楽町朝日ホール

太陽系外に惑星を探す−宇宙に生命を求めて−

自然科学研究機構国立天文台助教授

ただいまご紹介に預かりました田村です。

田村

元秀命が存在するかどうかということにまで答え

自然科学研究機構の一部である国立天文台とたいと考えています。総じて言いますと第２いう天文学の研究機関からまいりました。本

の地球を探す。第２の地球といったときは単日は「太陽系の外に惑星を探す」という内容にかたちだけではなくて、そこに生命が存在

で、お話させていただきます。よろしくお願するかどうかということも含めてですが、そいいたします。

の取り組みを紹介させていただければと思いわれわれの太陽系には一つの恒星（太陽）ます。

と九つの惑星が存在します。昔、理科の時間

われわれの太陽系の中には太陽と九つの惑で「水金地火木土天海冥」と語呂を並べて覚星が存在するという話をしましたが、重さだ

えた記憶があると思いますが、馴染みのあるけで分けると３種類の星があると思ってくだ

九つの惑星、色も大きさも違って、非常にバ

さい。一つは恒星です。それから惑星、そのラエティに富んでいます。

間に別の種類の天体である褐色矮星という星

本年７月に、われわれの太陽系に第10番目が存在します。

の惑星があるのではないかとの、新聞報道が星は生まれてからどう生涯を終えるか。星第一紙面などに載っていたことは記憶に新しにも一生がありますが、それはその重さ、質

いと思います。しかしわれわれの太陽系には量でほぼ決まってしまうことがわかっていま９個あるいは10個ぐらいの惑星があるかもしす。ここで、その３種類についてですが、太れませんが、太陽系の外に目を向けると、陽のように重い惑星は、ほかの星と比べて何170個近い数の惑星が、もうすでに見つかっが違うか。星が生まれてくるときには、十分ているのです。

に重いために、ある段階で星の内部、中心のでは太陽系以外にも惑星は多数存在するが、部分の密度、温度が非常に高くなり、水素の

なぜそのようなものを探すのかということも核融合が起こります。つまり水素が燃えるの含め、最初に惑星とは何かというお話をしまです。そのことによって、自分自身で光るこす。そしてなぜそれを探すか、実際にどのよとができるのが恒星と呼ばれているものです。

うにして探しているのか、現在の探査ではど

つまり、木星の重さの約75倍未満（木星を１の方法がどれぐらいまで成功しているのか。

とすると、太陽はほぼ1,000）よりも重い星

恒星との違いは何かということをお話ししま

は、自分で水素の核融合を起こし、自ら光るす。

天体になります。それで恒星、常に明るい星

現在の目標は何で、もう少し先の目標は何と呼ばれています。それに対して惑星のようか。最終的な答を先に言ってしまいますが、な天体は軽いために、自分で核融合を起こす

やはりわれわれは、地球以外にも、宇宙に生ことができない。生まれたときに塊になった1

図１ 太陽系の惑星（惑星の大きさの比のみ正しいスケール）（写真提供：ハミルトン他）

あとは、自分自身が光ることなくどんどん暗い天体になっていく。そういう種類の天体が存在します。

してください。
これを見て気がつくのは、内側に小さい天体、惑星がある。外側に大きな惑星があると先ほど太陽が1,000に対して木星が１といいうのがわれわれの太陽系の特徴です。このう話をしました。一番軽い恒星が75という話

大きさは重さにほぼ対応していて、内側の惑をしましたが、木星の１と一番軽い恒星の75星は軽くて小さいのです。そういうものを岩の間にはやはり隙間があります。そういう天石惑星と呼びます。名前からわかるように主体が存在することはごく最近わかりました。

成分は岩石でできています。仲間としては地こういう種類の天体は太陽系の中に存在しな球、火星、金星、水星です。それからガス惑

いので、ずっと知られていなかったわけです星と呼ばれている、あるいは巨大惑星と呼ぶが、それらの天体を褐色矮星という名前で呼ことも多いのですが、そういう惑星は主成分

ぼうということになりました。何が違うかとがガスでできていますが、外側に並んでいるいうと、質量が違う。惑星よりは重くて、恒のがわかります。また、外側の天王星、海王

星よりは軽いという天体になっています。

星、冥王星はちょっと違う種類の惑星だと分まとめると、重さで３種類の星、恒星、褐
色矮星、惑星になります。一番重いほうの天

類することがあります。
これがわれわれの太陽系の惑星の特徴です。

体は、木星質量の約75倍以上は水素を燃やし

たとえば地球ですが、岩石惑星の代表はご存て恒星になるけれど、それよりも軽い天体は

じのとおり地球です。現段階で太陽系の中で褐色矮星と呼ばれていて、水素は燃えない。
ですから自分で輝くことはありません。惑星はそういう意味でいうと褐色矮星の仲間に入ります。そのような天体の中でも特に軽いものがちょうど惑星に対応していて、その境界線はあまりきちんとしたものはありませんが、木星質量のだいたい13倍よりも軽いものを惑星ということが多いです。
では、われわれの太陽系の外の惑星の話をする前に、太陽系の中の惑星のことを少しだ
けおさらいしておきたいと思います。太陽は非常に大きいためにこの図からはずれてしまっていますが、水金地火木土天海冥と並んでいます。しかし実際の距離は正しいものではありませんので、大きさの比と配列を参考に
2

図２ 岩石惑星の代表：地球（写真提供：NASA）

分は水素とヘリウム、ほとんど水素からできているので、外側はぼやけた外観になっており地面がなく、ガスの塊です。そういう意味
では太陽と似ていますが、自分で水素を燃やしているわけではありません。太陽からの光が反射して見えているわけです。
では先ほどの岩石惑星と何が違うかというと、主成分が水素ガス、ヘリウムガスですので、密度が小さい。真ん中に岩石物質がある
ので水素ガスほどは軽くありませんが、地球の密度に比べると６分の１ぐらい小さくなっています。
土星についても簡単に触れておきますと、
図３ ガス惑星の代表：木星（写真提供：NASA）

重さは木星と比べると３分の１ぐらいで太陽系の中では２番目に重い惑星です。本体の模はただ一つ、水と生命が存在する惑星でもあ様は木星と同じようにできていますが、印象ります。過去にはほかの惑星にも水があった的なのはリングがあることです。多数の衛星

かもしれませんが、現在という意味ではたぶがあることも知られていていますが、タイタ

ん地球だけだろうと思われます。何がそのもンもその中のひとつです。

とか。それは、大気と水の存在が大きいので全部で46個ほどのうちの12個ぐらいを、はないかと考えられます。どれぐらい前に生

今日ご紹介するすばる望遠鏡が、今年の５月

まれたかというと、太陽が生まれるのとほぼに一挙に発見しました。

同時期、46億年前に生まれました。

こういう太陽系の惑星を見たときに、ある次に、巨大惑星の例で木星をあげると太陽

特徴に気がつきます。大きさは太陽と比べる

系の中で最大の惑星です。先ほどのように重と小さくて軽い。それ以外にも注目したい性さでいうと太陽の1,000分の１ですが、地球質があります。それは運動です。惑星が太陽に比べると300倍で、かなり重いです。主成を中心とする一つの平面内を円運動しているという点です。一番外側にある冥王星はかな
り軌道が傾いていますが、それ以外の惑星はほぼ円に近いかたちで回っています。
回り方は内側のほうが早く回り、外側のほうがゆっくり回るという運動の仕方をしています。回る速さは、たとえば地球は１秒間に30kmと、われわれの感覚からすると猛烈なスピードで回っています。１周するのに地球は１年で回りますが、内側の惑星はもっと早く、水星だと90日ぐらいで回りますが、海王星になると１周するのに165年もかかってしまいます。
それからもう一つは、先ほど惑星は自分で

図４ 土星（写真提供：NASA）

水素を燃やして光らないという話をしました。
ということは、温度が低い。太陽からの熱で3

光り、温度を保っているだけです。金星は内付けされていません。おそらく塵が赤道面に側にあるので温度は高く、木星になるとマイ積もっていき、塵同士が合体して惑星の種が

ナス150度からマイナス160度ぐらいになっできると思われていますが、理論、観測で少てしまうということで、猛烈に寒い世界がガしずつ解明されつつも決定的な回答はまだ得

ス惑星の本体だと思っていただければよいとられていません。

思います。

ただ、おそらくこの過程で惑星ができるのでは、どういうふうにしてこういう惑星がだろうと考えられている為、惑星は恒星ととできたかというヒントが前述した軌道の中にもに生まれた副産物のようなもので円盤の中隠されていますが、太陽の周りの円盤状の構から生まれるということなので、この円盤状造の中で、惑星は運動しています。星が生まの構造のことを原始惑星系円盤という名前でれるということ。星とは、太陽系の場合だと呼ぶことが多いです。そのときのもとになっ太陽そのものですが、太陽が生まれると同時たものはガスというよりは、出発点は塵で、に、惑星はこのように生まれているのではな

塵も積もれば惑星になるという言い方をする

いかと思われています。

ときもあります。惑星はだいたいこういうよ

もともとは宇宙空間の中に、一定の割合でうな生まれ方をするというのを覚えておいてガスと塵があります。そういうのは一見漂っいただけると、あとの話がわかりやすくなりているように思いますが、非常にたくさんのます。

質量があると、その真ん中、密度の大きな中

今までのイントロダクションの中では、惑

心部分に自分自身の重力でじわじわとガスが星は自分で光らない天体と言いましたが、生集中します。それが周りのガスと塵を集めてまれたばかりの惑星は、まだ重力で縮んでい星の種になります。そういうものの塊が分子ったときのエネルギーが残っています。そう雲と呼ばれているもので、星の種ができた状いうものは可視光では見えませんが、可視光

態は原始星と呼ばれています。ヒトでいうとよりも長い波長の赤外線で見ると、熱として赤ちゃんに対応するような星だと思ってくだ見えます。長い波長で見ると惑星自体が見えさい。それがさらにどんどん進化していき、る、ということだけ言っておきます。

星の周りにガスが集まるときに回転運動の影

天文学の話は、基本的には宇宙からの電磁響で円盤状の構造ができると思われています。

波をとらえることですが、電磁波は波長の短

この円盤状の構造こそが惑星の誕生の場、いほうからガンマ線、Ｘ線、紫外線、目で見もとになるものですが、真ん中の天体は原始える可視光、それから赤外線、マイクロ波、星、それからもう少し進化が進んだＴタウリ

電波という順に並びます。目で見える光はそ型星、人間でいうと子どものような状態からのうちの本当にごく一部です。最近はほとん

成人、太陽のような主系列星になり、晩期型

どすべての電磁波をとらえる技術が発展して星に至るという時間スケールがあります。そきています。可視光で見た場合、惑星は光っの周りの構造・物質も進化していき、最初はていませんが、赤外線で見た場合、惑星は見厚い円盤だったものが薄い円盤になり、そのえるという話があとで出てきます。

中には惑星の種ができていて、残っていた塵

さて、イントロダクションはここまでにしが全部なくなってしまうと惑星だけが残ってて、これから本題に入りますが、太陽系の外回転運動しているという状態になります。こになぜわざわざ惑星を探すのかというところ

れが太陽の周りに惑星ができるときの一種のを、少しだけ触れておきます。

模式図だと考えられています。

それは、生命の起源、あるいは生命を宿す

ただしこのような状況の中でどのように惑のが、われわれの地球に似た惑星だと思われ星が生まれるかというのはまだはっきりと裏る、それの起源を求めたいからです。生命と4

いう言葉も含んだ第２の地球の存在が本当にあるのかないのかを知りたいからということがポイントです。

です。
1938年ぐらいから惑星を探す試みがあるという話をしましたが、こういう発見はすべ

われわれの太陽系の中に現在の段階での生て別の人が、その天体を観測したら証拠がな

命活動の証拠はなさそうだということがわかかったと否定されてきました。系外惑星を探ってきました。ですからわれわれの太陽系ですことは、天文学の中ではそれほど意味があ

一生懸命探すという努力はやるべきですが、ることではないのではないかと思われていた

それよりも銀河系の中には1,000億とか2,000のは事実です。1995年８月に技術的に非常億個の恒星があると言われています。そのうにはっきりした方法ですが、天文のサイトとちのほとんどは太陽に似たような比較的軽い

しては条件の良いハワイ・マウナケアで口径星ですが、そういうものが1,000億、2,000億

４mの望遠鏡を使い、カナダのウォーカーとあるのだったら、そっちを探したほうが太陽いう人たちが12年間という、非常に長い年月

１個の周りを一生懸命探すよりもいいのではにわたって21個の恒星（この場合は太陽に似ないかというのはすぐ思いつきます。

た比較的近くの星）を探したところ、木星の

そういうことになると、地球に似た惑星をような巨大惑星は存在しませんでしたという銀河系の中の別の恒星の周りに探すことが早ことを発表しました。残念なことに彼らはこ道だと思われますので、われわれは地球に似れで惑星探しはやめましたという宣言までした惑星、あるいは太陽系に似た惑星のシステました。こういう報告を聞いて天文のプロのムが大事だと考えています。太陽に似た恒星人たちも、やはり系外惑星探しを天文の世界がたくさんあるのだから、その周りにも生命でやっていくのはあまり意味がないのではなや第２の地球があるだろうということは、哲いかと考えた人は多かった。

学的、宗教的にも考えることができますが、ところが同じ年の、わずか二ヶ月あとです

現在では科学的な根拠をかたちとして、そうが、スイスのジュネーブ観測所で、マイヨー

いう惑星をきちんとカメラに収めるところまルという人と、ケローズという大学院生が、できつつあるところが新しいのです。

太陽に似た恒星であるペガサス座の51番星と惑星を探すという視点で見ると、われわれいう巨大惑星が存在するという報告をしましの太陽系の中の惑星探しも似たようなもので、た。そのニュースは世界中を駆け巡って有名

土星までは有史以前に知られていましたが、になったのですが、肝心なことは、この報告

天王星、海王星、冥王星はほぼ100年に１度が出た直後に別のグループがこの報告を確認

ぐらい、18、19、20世紀にそれぞれ１個ずしたということです。これによってここで報つ見つかってきています。最近第10惑星候補

告された系外惑星の発見というニュースは本の発見がありました。太陽系の外に惑星を探当であることを皆さんが信じるようになった。

す試みは結構古く、1938年ぐらいからすでこの発見は関係者を驚かせ、系外惑星は天文に行われていましたが全部うまくいかなかっの中でも、自然科学の中でも一気に重要なテた。その理由は、やはり技術的に追いついてーマのひとつになりました。

いなかったところが一番大きな問題だと思われています。

さて、先ほど太陽と惑星の間に、惑星よりもう少し重く、恒星よりは軽い、ただし水素

それが画期的に変わったのがいまからちょは燃やさない天体があるという話をしました

うど10年ぐらい前の1995年のことです。こが、褐色矮星も不思議なことに同じ年のれはおそらく今後天文学あるいは自然科学の1995年に見つかっています。このニュース

教科書では必ず記載される年になると思いまがほぼ同じくらいの時期に報告されました。

すが、いろいろな出来事が一挙に起こった年

系外惑星を最初に見つけたマイヨールとケ
5ローズのスイスのチームは、95年に見つかっガサス座の51番星の惑星はだいたい木星と同た１年ぐらい前から惑星探しのプロジェクト

じくらいの大きさですが、それが恒星（太陽）を開始しており、すぐにおもしろい天体だとに接するくらい近いところを４日の周期でビいうのに気がついていますが、星は年周運動ュンビュン回っていた。そういう惑星系が存をしますから、見えない時期が半年間ありま

在することが初めて発見された点だと思います。それが再び見えてすぐに結果を報告し、す。

世界中に広まったわけです。これを見るとた

いま発見されたという話をいたしましたが、った１年ぐらいで成果を収めたように見えま

どのような方法を用いたのでしょうか。

すが、彼らは別の地道な仕事があって、これ1930年代から惑星を探すことが行われていに結びついているのです。

たという話をしました。実際に見つかったの一方、最初の発見を逃したけれど、彼らのは1995年です。かなり時間が空いているこ

結果を確認したアメリカのチームがいます。

とにお気づきになるでしょう。惑星はとらえ

マーシーとバトラーという人たちですが、彼るのが非常に難しい天体です。特に画像に収らは７年ほどにわたりこのような観測をしてめるのは非常に難しい。たとえば非常に明るいました。観測を繰り返してはいたものの解い太陽があって、暗い天体がすぐ横にある。

析をしていなかった。解析とは取得したデー

そういう状況の中で惑星を見分けるためには、タを解釈・分析することですが、そういうプ

クリアでシャープな画像を取らないといけな

ロセスをしていなかった。彼らは太陽系と同い。惑星自身が暗いということで非常に高い

じような惑星系を探そうとしていました。イ

感度が要る。それから明るいもののすぐ近く

ントロダクションで述べたように、第２の木に暗いものがあるというのは、またこれとは星を探そうとしていたのですが、木星は太陽

違う難しさがあります。

を１周するのに12年ぐらいかかります。です

灯台を例にとり、近くを飛んでいる蛍を発からデータを取って１年、２年ぐらいでは変見するとしましょう。この場合、惑星を蛍と化が見られないと思い解析をしていなかった。

仮定してみます。灯台の光の照らされていな

ところが実際にここで見つかった惑星は木いところに蛍がいたとしても、望遠鏡を使え星と同じくらいの質量ですが、公転周期、太ば見えます。蛍を発見することはできますが、陽の周りを１周するのにかかるのが12年どこ

灯台の光の中にいた場合はその明るい光に惑

ろではなく、たった４日だった。こんなのはわされて蛍の光を受けられない。そういうこ

われわれの太陽系の中では想像もしていないとが惑星探しでも起こるのです。目で見える惑星でした。こういう先入観があったために光で見たときは太陽と惑星の明るさの比は９解析を進めておらず、最初の栄誉を逃してし桁から10桁ぐらい違います。それに対して赤まったのです。これに気がついたらもう７年

外線の波長にいくと、先ほど惑星は赤外線で間の蓄積がありますから、過去のデータを見見ると熱を持っているという言い方をしまし

直すと、そのような惑星がいくつかデータにたが、その分だけ少し明るくなり、それでも中に眠っていて、この半年後に次々と、三つ６桁ぐらいの差がまだあります。ですから可

四つと新しい惑星を発見していきました。

視光で見ても赤外線で見ても、惑星と恒星は

このような裏話もありますが、一番の驚き

非常に明るさの差がある。コントラストの差は、見つかった惑星がわれわれの太陽系の惑が大きいためになかなか惑星を見つけること星とは全然似ていなかったというのが新鮮なができないというところがあります。

ところだと思います。太陽と木星があり、そそこでいろいろな方法が生み出されました。

の距離は地球−太陽の距離の５倍ぐらい離れ

上述したものは、カメラで直接画像に収めよたところです。ところが実際に見つかったペうという話の例ですが、実際には画像として

6

捕らえることは非常に困難です。したがって

現在ドップラー法で恒星がどれぐらいの速まず惑星の存在を確認するために工夫されたさで運動しているかをとらえると、驚くべき

間接方法とよばれているものを紹介します。

数字ですが、ヒトが歩く速さで太陽が運動を

これらの中の４種類の方法は、ドップラー法、しているのをとらえることができています。

トランジット法、アストロメトリー法、重力太陽のような恒星がヒトの歩く速さで運動しレンズ法と呼ばれているものですが、そのうているのを測ることができるのは驚異的なこちいま成功しているドップラー法とトランジとだと思いますが、そういうことができるよット法の話を今日は引き続いて説明します。

うになったお陰で惑星の存在を発見することそのあとに一番おもしろいと思われる直接画ができています。

像に収める方法はどうしたらいいのかという話をしたいと思います。

実際に太陽の周りを木星が回りますと、木星の影響で太陽がどれぐらいふらつくかは、最初にドップラー法の話です。原理は非常ケプラーの法則を使えば出てきます。毎秒に簡単ですが、観測はそれほど簡単ではなく、

13mぐらいで動きます。ですから数mの精度

ようやく1995年に成功した方法です。速さがあれば十分とらえることができます。このを測る方法です。恒星があって、惑星がその方法を使うと惑星の重さはどのくらいである周りをグルグル回っているという状況を考えか。重いと恒星がたくさんふらつきますので、ます。そのときにいったい何が起こるかとい

重いか軽いかがわかります。それから１周すうことですが、惑星からの光は非常に暗くてるのにどれくらいかかるか。軌道のかたちもとらえにくいですが、恒星からの光は当然恒

わかります。こういう方法ですでに160個ぐ星が見えていますから、恒星自身を見ること

らいの巨大惑星が見つかっています。太陽のができます。その運動を見てやります。そうような恒星をランダムに100個ぐらい探すとすると惑星が動くと恒星は少しだけ動きます。

すると、そのうちの５個（100分の５）ぐら

ハンマー投げを例にして説明すると、もしハいは木星のような巨大惑星を持つことがわか

ンマーを持たずにグルグル回ったときに選手ってきました。

は軸になっているところを中心にほとんどふ

この５％という数字ですが、カナダのグル

らつきませんが、ハンマーを持って回るとそープについて前述いたしました。彼らは21個の重さがあるために選手も遠心力で回ってし観測していますが、21個の５％はだいたい１

まう。わずかであるが回ってしまう。この原個です。１個ということは統計でいうと±１

理を惑星に当てはめてみます。つまり、惑星がつきますから、０個か１個か２個か観測でが回ると恒星も回ります。回るとどうなるかきていた。たまたま彼らは０個に終わった。

というと、地球から見ていると、ここからやですから21個というのは、そういう意味ではってくる光が近づいたり遠去かったりします。

ちょっと残念な数で、もし40個とか、あるいそれが周期的に起こりますから、星の光を見は最初に100個観測して、もう少し多くの星ているとドップラー効果が観測されることにを調べていれば彼らの観測精度は十分高かっなります。その運動をとらえるのがドップラたので、最初にわかっていたかもしれません。

ー法と呼ばれているもので、これが現在最も1995年にそういうことが一挙に起こったこ成功している方法です。ただし星の光をとらとは歴史的にもおもしろいと思います。

えるといっても、惑星からきている光を見てそれでは星の動きを１mぐらいにまでどういるのではなく、恒星からきている光を見てやって精密に押さえることができるかですが、いますから惑星のフォトンは見ていないのでその方法は最初の発見を逃したカナダのグルす。ということは間接的に惑星をとらえていープらが、大いに工夫をして発展したというる。惑星の影響がわかるということです。

こともあります。どういうことかというと、
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早さの基準をたくさんつくっているのです。

続しますが、１％のさらに100分の１だけ変星のスペクトルを測ったときに、星の運動をわります。１％のさらに100分の１ですから、調べるときに黒く見えている吸収線を使いま

現在の地上からの技術ではこれだけの明るさ

すが、それが微妙にゆらぐのを測ります。その変化は測れません。ところが木星は地球にれが絶対的に動くのはなかなかとらえること比べるとさらにまだ大きいですから、１周すはできませんが、目盛になるようなものをきるのに12年かかりますが、一遍そういうのがちんとたくさん用意しておけば、星の動きを起こってしまうと１％も明るさが変わります。

きちんと押さえることができます。そういう１％の明るさの変化は測れるわけです。それのをやるためにドップラー法の一つの方法でにこれは太陽系の場合ですが、太陽系以外のは、星を観測すると同時に、基準になる波長

惑星は４日で１周するというものもあると言がわかっているようなヨードガスを含むガラ

いましたから、４日待って１％変化するのだ

スの入れ物を用意し、それを星の光と同時にったらすぐに観測できてしまいます。

写し込むことにより約３m/secという方法を達成しています。

すでに、この方法で惑星をとらえることには成功しています。それは最初に見つかった90年ぐらいからこういう方法が盛んに使わ惑星検出からおよそ５年後の2000年ぐらいれるようになったお陰で、1995年にようやのことです。すでにドップラーの動きを示す

く最初の１個の惑星が見つかりました。

惑星があって、その影響で主星が速度的にふ

次に、トランジット法と呼ばれているもの

らついている天体がすでに知られていましたです。明るさを測ります。この原理は先ほどが、その天体の明るさを10cmの望遠鏡で測よりもさらに簡単なもので、恒星があって惑っていました。すると、あるときに急に暗く星がある。これが手前にきたときにどういうなり、また元に戻ってというのを繰り返すこことが起こるか。惑星が恒星からの光を隠しとがわかりました。これが先ほど予想したてしまいます。明るさを追いかけていくと、１％とだいたい同じぐらいで、２％ぐらいで後ろにきたときにちょっとだけ暗くなってしした。

まう。惑星の影を見ているようなものですが、その情報とドップラー法でどれぐらいの重それによる効果を見てやろうという方法で、さの惑星があるというのがわかりますから、非常に簡単な方法です。問題は、たとえば惑

それらを合わせると、まず重さに関しては、

星が縦に回っているとすると、その影響が全

この惑星は木星の0.6倍ぐらいだということ然ない。明るさの変化をとらえるためには地がわかりました。もう一つはどれぐらい暗く球から見たときに惑星と恒星と地球との距離なるかということから、木星だと１％と言いがほぼ一直線上にないと、このようなことはましたが、それよりちょっと大きいのがわか起こりません。もう一つは、恒星に比べるとります。それで半径は木星の1.3倍だとわか

惑星は非常に小さいですから、明るさが変化りました。ということは重さと半径がわかりするといっても目に見えるようにたくさん変ますから体積がわかり、比重がわかります。

化するわけではなく、せいぜいパーセントのつまりこれを１として、１だったら木星と同オーダーです。これも簡単に大きさだけの比じ比重ですが、これは木星より明らかに比重ですので、たとえば地球、木星、それから太が軽い。木星はガス惑星ですから、岩石惑星

陽という太陽系を遠くから見たときに、ちょに比べるとこの天体はもっと比重が軽いこと

うど真横から見たときに明るさがどれだけ変になりますから、少なくともこれは岩石惑星化するかを計算してやります。

ではない。おそらくガス惑星であろうという

そうすると地球は１年間に１回だけ、地球ことが初めてわかった。つまり直接は見えてが太陽の周りをよぎる間だけ13時間ぐらい継いませんが、重さと半径からそこまで推定で8

きるようになりました。

接観測で惑星を画像に収めたい。それでもう

それ以外の方法として、ドップラー法は一

少し詳しくいろいろ調べたい。太陽があって、番成功していて160個ぐらいすでにもうわか

その近くに惑星がある。すばる望遠鏡の観測っていますがこの方法は速度がふらつく。速ではいろいろな種類の惑星があることがわか

度がふらつくと同時に恒星自体の位置がふらりましたから、比較的まず簡単な惑星の直接つく。その位置のふらつきをとらえるアスト

観測から目指していこう。簡単と言いました

ロメトリー法という方法を３種類目とします。

が、最初に言いましたようにこれはそもそもこれはまだいまのところ成功していません。

非常に難しい。大きな望遠鏡にいろいろな工

それから明るさの変化を見るトランジット法

夫をしないとできないことですが、まずそのは最近の成功率が増えてきて７個ぐらい見つ方法で比較的簡単なものからスタートしていかっています。

こうというわけです。

そして、重力レンズ法です。これの原理は重力レンズを使ったものです。ちょっととっ
つきにくい方法ですが、この方法も結構行われていて１個ぐらいわかっています。電波で中性子星の周りに惑星がないかを探すことも行われていて、それは数個ぐらい発見されており、合計すると170個に近いくらいの惑星がもうすでに確認されています。日本での間接方法の観測は岡山天文台、すばる望遠鏡で行われています。
ドップラー法で惑星が見つかってきていま
すが、最近は一番軽いものだと地球の重さの７倍ぐらいのものが見つかっています。しかし、まだこれを岩石惑星、地球型惑星という分類はできず、基本的には木星のような巨大惑星がわかったけれど、それよりも地球型の惑星はまだ見つかっていないと言っていいと考えます。
われわれの太陽系と比べるとまったく似て
図５ すばる望遠鏡

も似つかないという話をしましたが、実は軌（写真提供：国立天文台）

道も最初に紹介したような太陽系の惑星のよ
うな円運動ではなく、非常にひしゃげた楕円

では、すばる望遠鏡でどういうことが行わ運動をしている天体も多い。こういうのは太れているかを紹介したいと思います。すばる

陽系をつくったメカニズム、同じ理論でこう望遠鏡は、私が所属する国立天文台がつくっいう惑星が説明できるかというと、いろいろて運用している口径８mの巨大望遠鏡で、ハ

新しいアイデアを駆使しないと説明できない

ワイのマウナケアという、4,200mの標高にと考えています。一言で言うならば太陽系の建設された望遠鏡です。望遠鏡自体は計画開

惑星とは大きく異なったものが多く、惑星は始から現在までで20年ほどの歳月を経ていま非常に多様であることがわかってきたと思いす。建設が10年間、動き始めたのが1999年

ます。

です。

さて、そうなるとやはり一番ほしいのは直最初に光を集める鏡の直径は8.2mで、こ9

れで望遠鏡の大きさが決まります。望遠鏡のは星が生まれるときに円盤ができ、その中で中にはいくつか光が集まるところがあります

惑星が生まれるという話をしましたが、そのが、たとえばカセグレン焦点というところは、円盤を詳しく見てみるとのっぺりした円盤と星の光が入ってきて、別の鏡に当たって反射

いう言葉とは裏腹に、渦巻きを巻いていたとして後ろにやってくる。そういう焦点や、そか、別の天体だと円盤と言っていいのかどう

こに観測装置でデジカメの巨大なものを装着か憚られるぐらいの変な構造をしていて、隙してやり、観測中は別の部屋で観測し、取ら間があったり、似たような腕が別のところにれたデータが計算機の画面に表れます。

伸びていたり、全然円盤と違う構造が見えて画像を捉えたときに重要になることは、地きた。こういうのはすばる望遠鏡でようやく球の大気があるために細かい構造が見えにく

初めて見えてきた構造です。つまり惑星が生

く、あるいは見えなくなることがあります。

まれる現場は、すばる望遠鏡で見ると、複雑

そのため望遠鏡の口径が８mという巨大なもな構造をしていることがわかってきました。

のであったとしても、小さな10cmとか20cm

ここまでのところで第２の木星を見つける、ぐらいの望遠鏡と同様のレベルしか取得でき画像に収めるという話はだいたいしてきまし

ない場合があるので様々な工夫を積み重ねてたが、やはりおもしろいのは第２の地球はあいます。

るのか。そこに生命が存在するのかという話

もし地球の大気がないと星からの光が直進に進みたいと思います。第２の地球をどう探してくるということになり、光は波ですから、すかということですが、今すぐに直接画像にその面が平行に揃っているということになり収めるのは難しいと思います。たとえば太陽ます。具体的には、地球の大気をたとえばプ系の中に別の人工衛星を打ち上げ、逆に振りールの中から外を見ると外の景色がゆらゆら

返って地球を可視光で見たとき、反射で輝いするのと同じで、水の代わりに空気がゆらいています。そのため半月に見えますが、赤外でいと考えてみてください。そういうふうに線で見たときの地球は、熱で見えていますか

外の景色がゆらいでしまう。同様に星がゆら

ら全体像が確認できます。この方法で太陽系いで見えるのですが、それを画像に撮ってしの外にある地球を見ようというわけです。

まうと、きれいな星は点に見えずに、かたち

ただし先ほど言った明るさの変化を見るとが乱れる。しかも時々刻々とその乱れ方が変いう間接的な方法は、精密な明るさの変化をわってきます。それは大気の乱れ方が時々とらえることができれば可能なはずなので、刻々と変わっていくからです。これがあるた

一つの計画としては2008年ぐらいにケプラめにシャープな画像が撮れない。それを補正

ー望遠鏡を宇宙空間に上げ、多数の星を観測するのが補償光学と呼ばれているもので、一した後、その星の明るさの変化を見つけてやつの工夫です。

ろうという計画があります。これでもしあれ

すばる望遠鏡では、先ほど言ったように画ば間接的に見つかるかもしれない。しかしや像は何もしないとピンボケの像しか撮れませはり直接観測にいきたいわけです。木星でさんが、星からの光がひずんでしまうのを補正

え難しいわけですから、それよりもさらに小するための、わざとかたちを変える目的で鏡さい天体を見つけるのは非常に難しいと思わを途中に設けてやります。それで星の光がひれます。

ずまないように、１秒間に1,000回ぐらい、方法としては二通りあると思われており、星の光の面がどれぐらい歪んでいるかを測り一つは可視光で、もう一つは赤外線で観測をながら直してやると、歪んだ波面が整形され、する方法です。ただし赤外線で見ると可視光

きれいな画像を撮ることができます。

よりも波長が長くなりますので、同じ口径だ

たとえばこういう天体がありました。一つ10とどうしてもピンボケになってしまう。そのため、すばる望遠鏡よりさらに口径の大きならも同じようなもので副産物がオゾンですが、望遠鏡を宇宙空間に上げることになりますが、酸素があるかどうかが言えればよい。それか

１枚の大きな鏡を、それもすばる望遠鏡の数

ら次は水です。水があるかないかを言えれば倍大きな望遠鏡を上げるなどは不可能です。

よい。金星、地球、火星のスペクトルを見てですから小さな望遠鏡をいくつか上げること

みると、二酸化炭素はすべての惑星にありまで、それらをうまく組み合わせれば巨大望遠

すが、表面に水とか酸素があるのは地球だけ鏡として使うことができると考えています。

です。ですから遠くからスペクトルを見たとそういうものを干渉計といいますが、その方きに酸素があって水があることがわかると、法を使う。

たぶん地球に似た大気を持った惑星ではないかと考えることができます。

ガイド星

水の存在を捉えるというのは非常に大事な天体ことと考えます。生命が存在するというのは、ナトリウム層 高度 90km
風

おそらく液体の水があるからだろう。そして、ある明るさの星があったときに、たとえば太大気揺らぎ

陽だったら水がある領域はほとんど距離で決まってしまいます。地球〜太陽の距離の0.8望遠鏡

倍から1.6倍のところにある天体しかも、そレーザーの上で惑星がある場合にしか液体の水は存在しないことになります。惑星の重さが変わる

歪んだ波面
IR

と、水が荒れる。液体の水が存在しうる領域

補正された
波面

可変形鏡

が変わってきます。そういうのをハビタブル
観測装置

Visible
波 面
センサー
制御系

図６ 補償光学の概念図

ゾーンといいます。
それからもう一つ酸素は、たとえば地球の場合は約35億年前にすでにストロマライトと呼ばれているラン藻の化石が残っていますが、こういうものは葉緑素のもとになったもので、光合成が行われていた。そこで酸素ができるというのが、たくさん酸素がある原因だと思

干渉計は基本的に二つの望遠鏡を並べ、そわれています。ですから生命のもとになるもれら二つの望遠鏡があたかも一つの望遠鏡とのを見るときには、酸素がある、ないが非常して見えるような工夫をしてやる方法です。

に大事なことになると思われます。

大きな望遠鏡では光をたくさん集めることがこれらを総合すると、まずは点として惑星できるという利点はあります。集められる光があるかないかを望遠鏡で見てやり、そこでの量は鏡の面積に比例します。小さな望遠鏡

スペクトルを見てやる。そこからさらに先は、を二つ置いただけでは、確かに光は足りない

地球の陸と海を見分けるとか、なるべく人工のですが、望遠鏡同士の距離を離すことがで衛星でわれわれが太陽系の惑星を見ているよ

きる分だけ細かな構造が見えます。したがっうに画像を得ていくのが理想的ですが、そこて干渉計は非常に有利になります。

までの間はなかなか時間的、技術的にも無理では、そこに生命があるかどうかをどのよがあり、現在のところは点状の画像を撮り、うに判断すればいいのでしょうか。一つは、スペクトルを取ってやろうというところまで生命の存在の指標となるスペクトルを判断し行くのだと思います。

てやります。大事なのは酸素とオゾン、どち

こういう感じで太陽系の外に惑星を探し、
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そこに第２の地球があるかどうか。生命もあ際にそういう画像が得られるようになってきることも含めて第２の地球があるかというのた。間接的だけれども巨大な惑星に関しては

は、タイムスケールとしてはいまから10年、約170個がもうすでにわかってきた。これは15年ぐらい、2015年から2020年ぐらいの計

今後もどんどん進むだろう。いまは大きな惑

画としてようやくメインテーマになりつつあ星を直接に画像に収めようということでしのります。先ほど言ったようにすばる望遠鏡のぎが削られているという話をしました。

ような規模のものを宇宙空間に上げてやって第２の地球探しはまだ実現していませんが、第２の地球を見つけようという計画が進みつ10年あるいは15年後の計画として本格的につあります。国立天文台でも今年度に入って進みつつあるという話をして、その延長とし系外惑星を真剣に研究しようというプロジェてわれわれの太陽系の中でも昔の地球を再現

クト室ができました。それはここでも重要なするような大きな実験室としてタイタンの状

テーマのひとつになっています。

況がだんだんわかってきたという話をしまし

最後に、太陽系の中でどういう生命探しが行われているかをごく簡単に紹介させてくだた。
私たち天文学者が今取り組んでいること、

さい。われわれの太陽系の中で水が存在する、そして諸外国の研究成果などを含め「宇宙にあるいは生命が存在すると思われている領域

生命を求めて」についての将来への展望をおが三つあります。火星とエウロパとタイタン話させていただきました。ご清聴ありがとうです。

ございました。

そのうちのタイタンは海があるのではないかと言われていて、ごく最近カッシーニ、ホイヘンスという衛星が打ち上げられ、その様子を描きました。メタンの海があるのではな
いかと予想されていましたが、メタンの海は
大昔の地球の大気と同じようなものです。それが打ち上げられて地面に着地をしようとしました。その画像を途中で撮影し地球の海岸の風景とか川が流れているような様子などが見えたのですが、残念ながらメタンの海はありませんでした。おそらく地中には以前のメタンが残存している可能性もあり、昔の地球を再現する上では重要な地形だと思われています。生命があるとかそういうところまでは
急にはいきませんが、ようやくわれわれの太陽系の中でも生命探しが真剣に行われるようになってきたというのも、一つ付け加えておきたいと思います。
どうしてわれわれの太陽系が生まれたのか。
それから木星や地球のような惑星はほかの恒星にも存在するのか。最後は生命も含めた第２の地球は存在するのかという問いに答えた
いということに対して、惑星を生み出す場の本格的な観測は進んだ。すばる望遠鏡では実12