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日本惑星科学会誌 Vol. 26, No. 4, 2017

ExoKyoto太陽系外惑星データベース開発
について
山敷 庸亮

1

（要旨）ExoKyoto データベースは，既存のデータベースとの相互比較参照モジュールや，トランジット法のみで確認されている惑星についての質量推定モジュール，Stellar 画面を用いた系外主星・周辺恒星・メシエ天体等の表示や，Google Sky を用いた天球上での惑星系の位置表示などを有し，過去のデータベースを包括した上位互換的なデータベースとなっています．すでに発見されている系外惑星だけではなく，12 万個以上の恒星データや，ケプラーフィールドの恒星群，さらには京都大学や国立天文台で発見されたフレア星や突発天体のリストを取り込んでおり，様々な定義のもとでのハビタブルゾーンの計算も行っています．本
総説では，このデータベース開発の背景や仮定，用いられている考え方と，今後の活用，問題点などについて紹介します．

した．情報発信があってもそれは惑星科学専門家に限

1. 背 景るもので，一般の人々への浸透は遅かったといえるで
太陽系外惑星データベース，といっても，開発しよ1しょう．また，そのようなハビタブルな系外惑星の分うとした時点ですでに複数公開されており ，今更わ

類を，NASA を始めとする欧米の機関が独自で行なざわざつくる必要をそもそも疑問視されました．実はっており，我々は彼らが < 決めた > ハビタブルかどう

開発仲間でも，二番煎じのデータベースなどつくってか，という結果を疑いもなく追従するだけである，とも，労多くして，得るものは少ないだろう，というのいうことが，国単位での研究の遅れを感じさせました．

が大勢でした．それでは，なにが，ExoKyoto をここ

さらに NASA は，Kepler などで惑星を発見する際，まで突き進ませようという原動力であったのでしょう

独自のイラストを同時に公開し，それ以降その惑星のか？また，果たしてできたものは役に立っているので姿は NASA のイラストで固定される，という点に大しょうか？

きな問題意識を持ちました．まずはそれらを理解する筆者がそもそも自分でデータベースをつくってみよために，当初，京都大学国際高等教育院で開講していうと思ったきっかけの一つは，太陽系外惑星のハビタる学部生向けの ILAS セミナー（旧ポケットゼミ） ハビリティーの議論が，ほとんど欧米主体であったこと

ビタブル・アースで Excel を用いてハビタブル判定をがあります．すでに 2008 年ごろから様々な欧米の科行い，すでに見つかった惑星に適用し，それを京都大

学番組で系外惑星特集が組まれていたのに，我が国で学の宇宙生物学ゼミで「（式や判定結果が）あっている，はほとんど話題にのぼることはありませんでした．中あっていない」というような議論をする，ということでもホットジュピターやハビタブル惑星に関しては，をやっていました．それが我々の間でなかなか面白く

National Geographic や Naked Science やそれに類するなり，「それならデータベースを作ってみよう」とい欧米の番組が数多く出回っていたにもかかわらず，我が国の番組ではほとんど目にすることはありませんで
1. 京都大学 大学院総合生存学館
yamashiki.yosuke.3u@kyoto-u.ac.jp

1. Exoplanet Transit Database  http://var2.astro.cz/ETD/
The Extrasolar Planets Encyclopeadia  http://exoplanet.eu
Open Exoplanet Catalogue
http://www.openexoplanetcatalogue.com

ExoKyoto太陽系外惑星データベース開発について／山敷153

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図1： Stellar Windowを用いて表示したKepler-452b, 限界等級17等，ズームレベル3．

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宇宙飛行士の土井隆雄氏が京都大学特定教授に就任さ2+%-#0-3

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本格的に公表しよう，ということになりました．でもタブル基準を用いること，（2）系外惑星のイラストを

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示されました．そのような流れの中，データベースを考え，最低限の目標として（1）自分たちで独自のハビ

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"-/'%$  つ日本語は面倒臭いので，できればやめたかったのでやはり，やるからには，何か違ったものを出したいと)0%-%%*%,/0*%

した．私は日本語で作る意味がさっぱりわからず，かれ，系外惑星の観測と関連してデータベースに興味を+)$%$0,(/%-

図2： 用いたテクスチャの一覧，左から右へ，水星サイズ～超木星サイズへと大きさが大きくなり，下から上へ，150ケルビン以下から3000ケルビン以上まで，アルベド0.3にて計算された黒体温度にて分類している．

自分たちのものにすること，および（3）日本語でのデータベースの作成，を掲げました．（2）についてはプロのイラストを頼もうとも考えましたが，これも学生私が書ける言語で書いたから，というしかありません．

を含めたチームでの一つの目標として一つ一つ描きあ「データベース」をつくる，と「決まった」ものの，放げることにしました．っておいたらだれかがやるか？と期待したのですが，仲間の誰も始めなかったので，結局私が一から全部書

2. ExoKyotoの特徴

き始めてしまいました．最初は表示モジュールまで作
る つ も り は な か っ た の で す が， こ れ も X-Window/

ExoKyoto は，C++ で記載された unix 上で動作するXLib を用いて作ってしまいました．細野七月氏から系外惑星データベースアプリケーションで，このデーOpenGL への移行を勧められ，OpenGL 版もモジュー

タベースを用いて生成した Web 上での公開惑星デー

ル単位においては作成しつつあるのですが，現時点のタベースも含んでいます（図 1）．本体は，データベー

ものは Xlib を用いたものです．ただ，Python 版など

スモジュール（惑星・恒星・メシエ・NGC），質量推は作ってゆこうと考えています．
）

定モジュール，運動解析モジュール，表示モジュール（1）自分たちで独自のハビタブル基準を用いる（StellarWindow）に大きくわかれています．（ただ，そもそもなぜ C++ でプログラムを書いたのか，というと，現在記載されているのは，[1] における判定式であり，これも論文のものと，惑星の大きさを考慮した 2 種類

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日本惑星科学会誌 Vol. 26, No. 4, 2017が記載されています．同時に，太陽系相当天文単位といますが，それらの採用に関しては現在自動判別にはして，太陽系における金星・地球・火星における平均なっていません．だから，カタログの自動生成の想像太陽定数と同じ位置を記載した線を表示しています．

図と個別記事の想像図は随分異なります．

金星が赤，地球が緑，火星が青，スノーラインは明るまた，ホットジュピターの絵はすでに広く想像図がい青となっています．これによって，太陽系において描かれており，それらの色の根拠もあまりはっきりしはどのあたり，という「感覚」が明確になると考えまていませんでしたが，我々はまずは Sudarsky's Gas

した．現在，[1] 以外のパラメータやフレア影響を考Giant Classification [2] を元に，いくつかのパターンを慮したハビタブルゾーンをテストしており，それらに作成しました．ただし，例えばケイ素で青いと言われついても順次公開してゆく予定です．ている HD189733b などの色はあらかじめわかるわけ（2）系外惑星のイラストを自分たちのものにするではないので，一般的には（多くの人のイメージに合まずは NASA のイラストではない自分たち独自の致した）赤系統の色を用いました．

イラストセットの作成を試みました．これは大学院生

さらに，主星からのスペクトルに伴って系外惑星ので元々地球物理を専攻していた黒木龍介氏と一緒に，

色（見え方）も変えようと，例えば M 型星のスペクト太陽系における惑星のテクスチャを参考に，他の惑星ルに近い光を与えると，系外惑星がハビタブルであっ系において一般的に受け入れられているテクスチャ集ても青色系の光はほとんど見えなくなり，青がベースの作成を行いました（図 2）．特にホットジュピターにだと真っ暗になってしまう，というような「事件」もおいては，様々な想像される色とパターンを作成しまあり，これだと Proxima Cen b も何もかも青系統が消した．次に地球・スーパーアースですが，ハビタブルえ去って赤いか黒い惑星になり，あまりにもイメージな温度域のテクスチャをいくつか作成し，海惑星，陸が異なるので，これは結局採用しませんでした．（未惑星と，海陸比において海が多い惑星の標準とした．

だにデータベースの中では Proxima Cen b は青くして惑星のテクスチャ選定において，アルベドを 0.3 と仮います．
）定して計算した黒体温度を用いていますが，これで地また，このようなテクスチャ作成と OpenGL による球と同じくらいの温度（255 ケルビン）のものから，20画像作成ではできない，直接の系外惑星の絵画を，ケルビン毎にイラストパターンを変更しています．やSGH 守山高校ハビタブル研究会所属の高校生に依頼や温度の高い惑星の海洋に，（地球における貧酸素のし，今までのところ 5 人のメンバーがそれぞれの系外兆候を示す）H2S 過多の Pink Water の色をつけたりし惑星の想像図を描いてきました（図 3）．これらの画像ました．が，このように海を描くと，固定観念からかは非常に評判が高く，また作成グループで十分に議論海は青色，陸は基本的に緑色になってしまいます．学

されながら想像図を示し，それをネット上でのデータ

部学生でイラストに携わっている高木風香さんと，イベースで公開していることから「NASA 顔負けの」ク

ギリスプリマス海洋研究所でリモートセンシングによる海洋色の判別を行なっている Marie-Funny 氏によって，いくつかの海惑星の絵を描いてもらいました．
その結果がかなり衝撃的だったのですが，海洋プラン
クトンの専門家は他の惑星系での海の色を緑や黄色が卓越したものと想像し，また大陸棚より浅い領域でサンゴが発達している様子をイラストに加え，我々が想像するものを超えた系外惑星の画像の執筆がありました．
現在はテクスチャ判定を惑星の大きさと黒体温度で決めていますが，大きな問題点があります．それは，潮汐ロックに関する明確な基準を定めていないことです．そのため，潮汐ロック惑星のイラストも準備して

図3： TRAPPIST-1 fの想像図．アイボールアースを想定．
（SGH守山高校ハビタブル研究会，稲垣遙さん画）

ExoKyoto太陽系外惑星データベース開発について／山敷

図4： ExoKyotoの惑星表示画面（日本語モード）．

オ リ テ ィ の も の も い く つ か あ り， 実 際 に 筆 者 がNASA/GSFC で発表した際のこれらの図の評判も非常に高かったです．

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図5： ExoKyoto Hoststar Databaseを用いて表示したGJ876恒星系 4つの系外惑星（GJ876 b, c, d, e）と中心星GJ876, 下の4枚の図はそれぞれその大きさの比較が，下の段の4つに記されています．左からハビタブルプラネットが見つかった
Proxima Centauri星との比較，二番目が太陽との比較，三番目がふたご座のポルックス（Pollux）との比較，一番右側がオリオン座のリゲル（Rigel）との比較．

（3）日本語でのデータベースの作成
目標の 3 番目，これは佐々木貴教氏がそもそも掲げた目標でしたが，開発者の私は最後まで嫌がっていました．なぜなら，私は vi ユーザーだったからです．そこで，初期ヴァージョンはホームページだけ日本語対応にし，データベースは英語でした．しかし，それではいろいろな問題がでてきて，メディアや利用者などから問題点を指摘され，日本語を導入「せざる」を得なくなりました．そこで，ちょうどデータベース公開
1 周年を記念して，ホームページ上のデータページと，アプリ版を日本語対応としました（図 4, 5）．実際に日図6： メシエカタログM51．

本語を導入してみるとしかしながら，我々にとっても，ようやく「自分たちのための」データベースができたことが「実感」できるとともに，系外惑星に関わる単載と NGC 天体の掲載を行なっています（図 6）．特にメ語が，いかに日本語として馴染みが無いかについてもシエ天体に関しては，ExoKyoto 開発に参加している確認させられました．また，SGH 守山高校ハビタブ

学部生の坂東日菜さんの意図と努力によりその制作がル研究会の図と，日本語での解説を組み合わせた系外開始され，筆者がプログラムを組み，星図に組み入れ惑星に関する記事は評判がよく，今のところデータベました．ただし，フリーの写真が限られており，現在ース本体よりもアクセスが多い状況です．もともとの と こ ろ NASA/Hubble 画 像 と，Wikicommons の も佐々木貴教氏のアイデアですが，当初このような解説のをアプリ版では引用つきで用いています．さらに記事を書くのは恥ずかしくて皆躊躇していましたが，NGC 天体については，そのデータの入力は済んだも今では学部生も高校生も堂々と解説記事を書いており，のの，ほとんど写真が体系的に集められていないこと

それを教員や大学院生の野津兄弟（翔太・湧太氏）が修から，可能な天体に関してのみ写真を集め掲載してお正して公開する，という方法をとっています．記事作り，大半は説明のみになっています．また，銀河座標

成中に想像図をよりそれらしくするために，東工大の系の導入も行いました．簡単なことでしたが，全てプ

芝池諭人氏にも参戦していただき，いろいろなアドバログラミングをするので，思った通りに変換できないイスや解説記事を書いていただいております．

場面もありましたが，無事完了しました．学部生の梨今年度に発表したアプリでは，メシエカタログの掲元昴くんにも随分手伝ってくれました．

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ExoKyoto を利用することで，現在までに蓄積して日本惑星科学会誌 Vol. 26, No. 4, 2017

れ，改良も必要になっています．

きた恒星観測の情報や結果をもとに，新たなハビタブ

もう一つ，本データベースの特徴として，天球上でルゾーンの判定基準を加えたり，星や惑星系の進化にの位置表示があります．開発当時公開されていたデー関する観測・議論に役立てたりすることができるととタベースでは，系外惑星の位置がよくわからず，人にもに，様々な研究機関での観測データを融合して，今説明しようと思っても困る状況でした．そこで最初の後重点的に観測すべき天体を選定・提案することがでヴァージョンでは，kml ファイルを生成して Googleきると期待されます．各大学やアマチュア天文家のSky 上に情報とともに表示するようにしました．これ

方々が，系外惑星の観測を行ってゆく上での重要なツで目的を達成できたように見えましたが，Google Skyールとして，ExoKyoto を利用していただけると幸い自身を自分たちで触ることができなかったため，例えです．

ば星図全体での表示ができない，系外惑星を有している恒星情報が欠落しているなどの問題点にぶつかり，

3. 様々なモジュール群自分たちで表示モジュールを開発することとなりました．この開発には学部学生たちが随分貢献してくれま

現在公開されている系外惑星データベースでは，もした．

ともとトランジット法・視線速度法で独自に計測されている惑星が多いため，質量か半径のどちらかのパラ4. ExoKyotoの惑星科学的貢献メータが欠落しています．通常のデータベースでは，これらの値を空欄にしたまま公開するのですが，我々

ExoKyoto 自体が系外惑星を発見するものではないのデータベースではすべての惑星に関して図を表示すですが，いろいろと考えてゆく上で，ExoKyoto が「惑る必要があります．その際，ホットジュピターに関し星科学」の発展に貢献しうるのは以下の 2 点かと考えては推定半径を，またケプラーで観測された地球型惑られます．

星については質量を推定値として掲載しています．質（1）恒星・惑星相互作用量推定については現在 [3] の方法を利用していますが，現在突発的天体のほか，フレア星のデータを組み入ホットジュピターに関しては統一的な推定式は提案されており，かつ前原裕之氏，野津湧太氏，そして柴田れておりません．そこで ExoKyoto では，データベー一成氏らの貢献により，フレア発生頻度や強度が算定スに収録されており，かつ系外惑星の推定温度（アルできるようになりました．さらに，惑星大気を仮定しベドを 0.3 として仮定した黒体温度）と惑星の推定質量た場合の，恒星から飛来する高エネルギー粒子や電離毎に，惑星密度を推定し，これを利用して惑星半径を放射線による被曝量の推定ができるモジュールを組み仮に決めています．

入れております．このような試みは初めてであり，こExoKyoto のコアモジュールは C++ で記載され，のモジュールの公開に向けた論文投稿を行っています．

「系外惑星」「ホスト星」などをはじめとする様々なク

ただし，問題点もあり，そもそも恒星の自転に関するラスが定義されており，比較的シンプルなクラスになパラメータがほとんどデータとしてとられていないこっていたのですが，ケプラーデータを挿入する際，複とです．そのため，ほとんどの惑星をもつ恒星のアク数のクラスの導入が必要になりました．例えば Kepler

ティビティは正確に計測されていないのが現状です．

（ケプラー望遠鏡による観測対象星を ID 毎に並べたク

そのため，恒星のアクティビティを測定する必要性にラス），KeplerName（Kepler ID と Kepler 名との関連関して統合的にメッセージを発信しつづけるという使クラス）と，Kepler 観測対象恒星と，見つかった惑星命が考えられると言えるでしょう．さらに考えられる群を別々のクラスとして管理し，かつその関連性を定のは，ホットジュピターと恒星との関連性の整理です．

義する必要がありました．さらにメシエ天体・NGC

現在準備中のトランジット予測モジュールとあわせて，天体などをクラスとして導入しており，どんどん増え特に周期が短い惑星系に関するパラメータを計算し，そうな勢いです．が，このようにすると，プログラム必要な観測につなげることが重要かと思われます．

内部での統一的処理に阻害をきたすなど問題も散見さ（2）
新しい観測対象天体の選定

ExoKyoto太陽系外惑星データベース開発について／山敷

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銀河面からの位置関係などが明らかになり，恒星のつくった ExoKyoto を見せるのは非常に感慨深いものタイプもわかるので，特に地上からの観測対象天体のであり，今後，本当に「NASA と協力」して，このア選定には役に立つと言えます．また，ExoKyoto は惑

プリを充実させてゆけるように，現在様々な準備をす星や恒星を様々な条件で検索し，望みの天体を検索すすめているところです．

ることができます．ただし，恒星データベース（数億）に比較すると登録されている恒星が少ないので，現在5.「ExoKyoto」のご利用についてそれらを入れる準備をしております．
なお，開発を行っているのは私を中心としたチーム

系外惑星データベース「ExoKyoto」をご利用されたですが，開発や公開にあたって佐々木貴教氏の存在とい方は，氏名，所属，メールアドレス，ご利用の目的貢献は非常に大きいといえます．どの程度の精度を備を記載して mail@exoplanetkyoto.org までお送りくだえれば良いか，またどのような項目が望まれているか，さい．
（無償です；現在 Mac OS X 上でのみ作動します）

また絵の描写においても様々な観点からのアドバイス

ExoKyoto のご利用は無料ですが，ExoKyoto 開発をいただきました．そもそもデータベースを公開して基金については寄付を受け付けております．小口（千それが「惑星科学」でどの程度の意義があるのかは我々円単位）も歓迎します．
賛同いただける方は，以下の「宇にはわからず，ひたすら作り込んでいった中を，うま宙ユニット基金」にてご寄付をお願いします．

く現在の学問のトレンドをつかんでアドバイスを行っhttp://www.kikin.kyoto-u.ac.jp/contribution/space/ていただきました．また同時に，宇宙飛行士の土井隆雄氏が，本データベースを用いての小口径望遠鏡での参考文献

系外惑星観測システムを立ち上げたことも大きなモチベーションになりました．メディアでの発表においても，その注目度をあげていただき，こちらとしても，本物の宇宙飛行士とともに「開発」できるということが一つの大きな喜びとなりました．同時に，山崎直子宇宙飛行士のパソコンでも本データベースを使っていただき，いろいろアドバイスをいただいています．

[1] Kopparapu, R. K. et al., 2013, Astrophysical Journal765, 131.
[2] Sudarsky, D. et al., 2000, Astrophysical Journal 538,885.
[3] Weiss, L. M. and Marcy, G. W., 2014, AstrophysicalJournal Letters 783, L6.

またこの 9 月に筆者は初めて NASA/GSFC を訪問し，Airapetian 博士の紹介のもと，Kopparapu 博士
本人にも ExoKyoto を披露してきました（図 7）．ハビ
タブル判定をつくった本人の元に我々が「手作りで」＊系外惑星データベース
ExoKyotoアプリケーション開発メンバー＊
山敷庸亮（京都大学大学院総合生存学館；開発責任者）
全体モジュールデザインおよび C++ コード作成
細野七月（京都大学大学院総合生存学館） 3D 表示モジュール，惑星軌道モジュール作成
黒木龍介（京都大学大学院総合生存学館） 系外惑星・恒星テクスチャー作成
村嶋慶哉（京都大学理学部） 惑星軌道ディスプレイモ
ジュール設計佐藤啓明（京都大学工学部）
ハビタブル判定式確認，データ確認
真柳和也（京都大学理学部）
Stellar モジュール開発補助

図7： Kopparapu博士（左）と筆者（右）．NASA/GSFCにて．

野津翔太（京都大学大学院理学研究科） ハビタブル判

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定式提案，恒星パラメータ推定
野津湧太（京都大学大学院理学研究科） ハビタブル判
定式提案，恒星パラメータ推定，フレアモジュール開発
芝池諭人（東京工業大学理学院） 惑星科学専門の立場からの記事執筆とアドバイス伊藤岳陽（京都大学理学部） Kopparapu 判定式導入
嶋田侑治
（京都大学農学部） 質量推定式（Larsen &Geoffrey, 2014）導入
高木風香（京都大学農学部） 惑星・恒星テクスチャ作
成梨元 昴（京都大学理学部） 座標変換補助，NGC モ
ジュール
坂東日菜（京都大学理学部） メシエモジュール補助下崎紗綾（滋賀県立守山高校）
系外惑星イメージ図描画
藤田汐音（滋賀県立守山高校）
系外惑星イメージ図描画
稲垣 遙（滋賀県立守山高校）
系外惑星イメージ図描画
清水海羽（滋賀県立守山高校）
系外惑星イメージ図描画
前田理那（滋賀県立守山高校）
系外惑星イメージ図描画
佐々木貴教（京都大学理学研究科） 惑星科学専門の立場から全体開発計画のアドバイス及びデザイン＊ ExoKyoto を用いた系外惑星観測推進メンバー＊
土井隆雄（京都大学宇宙総合学研究ユニット）
ExoKyoto 観測モジュール設計およびテスト
三木健司（京都大学大学院農学研究科） 観測実施
木原孝輔
（京都大学理学部） 観測実施

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