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2020年06月17日21:51
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地球外知的生命体が存在する確率 アメリカSETIの取り組み 銀河系中心部から一般相対性理論を検証する
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6/17(水）
天文学会で、興味深いニュースがあった。地球型惑星の研究をする英国のノッティンガム大学が、太陽系が属する天の川銀河内で地球外文明が存在する惑星は推定36個あると発表した。研究チームは、太陽と同じ大きさと年齢の恒星を周る地球サイズの惑星のおおよその数から、地球外文明が誕生する確率をはじき出した。実際、星の年齢を計ることも容易ではないうえに、地球と同じサイズの惑星もほとんど見つかっていない。今回、いかに地球外文明を探すことが困難か、過去60年の取り組みを振り返る。
外部リンク sorae https:/
外部リンク 「銀河系に知的文明は36程度ある可能性」 英ノッティンガム大学が研究結果を発表
https:/
見本の写真
左 宇宙人のイメージ 掲載元 ecite 2018年4月6日付 https:/
中 ヨーロッパ南天天文台の外観 掲載元ウィキペディア
右 天の川銀河想像図 掲載元ウィキペディア
写真＝宇宙人のイメージ getty images掲載元
コピーしたサイト excite 2017年7月29日付け https:/
私は2019年に、世界で活躍する天文学者と直接地球外知的生命体について質問をぶつけたことがある
1人は国立天文台の岩手県水沢観測所の所長本間稀樹教授だ。昨年4月11日に一般公開されたＭ87銀河の中心に位置する太陽質量の60億倍にのぼるブラックホールの写真を撮影した国際プロジェクトの一員である。日本チームのリーダーを務める彼は、4月11日の発表時、記者会見の席に現れた。ＮＨＫのコズミックフロント NEXTの他にも、TBS系列で放送されている情熱大陸にも出演したことがある。2019年10月26日（土）に国立天文台・三鷹キャンパスの一般公開の際、国際プロジェクトを紹介する展示室で、来場者と顔を合わせていた。宇宙人の存在を信じる彼、。今後地球外文明が発した電波を拾いたいと目標を語った。
11月1日付け日記 国立天文台 三鷹キャンパス年に一度の特別公開（2）ブラックホール撮影チームとの直接会話 土星の衛星エンケラドスから新発見
https:/
写真＝本間稀樹教授 2019年4月11日に放送されたコズミックフロントＮＥＸＴ 出演時の画像
もう1人は、はやぶさ2のチーフリーダー吉川真教授である。2019年11月2日（土）に行われた神奈川県相模原市ＪＡＸＡ淵野辺キャンパスの一般公開の場で私とやりとりした。教授との話題は、太陽系内の惑星についてである。土星の衛星エンケラドスや木星の衛星エウロパには微生物が、土星の衛星タイタンにはメタン菌が存在するのではないか、と予測していた。
リンク 2019年11月7日付け 11/2(土）ＪAXA相模原キャンパス 無料公開 はやぶさ２ミッションマネージャー 吉川真教授との直接会話 観測史上最小質量のブラックホールを発見！？編集するhttps:/
写真＝吉川真教授 掲載元 掲載元 Newsweek 2018年12月22日付け記事 撮影者 記事の筆者 嶋島真也
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アメリカにはSETI(地球外生命探査組織）という地球外文明を探す組織が存在する。所有する電波望遠鏡を駆使して、遠い宇宙の様子を今も探っている。電波を使うと、目には見えない世界が浮かびあがってくる。現に天の川銀河の中心部は、分厚い塵に包まれ、見通すことができない。我々の目に見える可視光線は、天の川銀河の中心部から星間塵に阻まれた結果、1兆分の１まで減光する。対して、温度を感知する赤外線は、星間塵を通り抜ける性質を持ち、15分の1の減光にとどまる。
写真＝赤外線スピッツァー宇宙望遠鏡が2006年に撮影した天の川銀河の中心部
掲載元 ＢＵＳＩＮＥＳＳ https:/
今回、第1章は赤外線望遠鏡を使ってのアインシュタインの相対性理論を検証する取り組みを、第2章と第3章は地球外生命探査組織ＳＥＴＩのプロジェクトと共に、散開星団の年齢測定方法について紹介する。
第1章 電波を使ってアインシュタインの相対性理論を検証
世界中で、赤外線や電波を使って、天の川銀河の中心部から、アインシュタインが提唱した一般相対性理論を検証する取り組みが継続的に行われている。
一般相対性理論によると、重力によって空間が曲る。強い重力場の中を進む光は、引き伸ばされると説かれていた。いわゆる「重力赤方偏移」である。
外部リンク Astro Arts 2018年 8月2日付け ヨーロッパ南天天文台 https:/
写真掲載元上記のサイト
2018年5月、独・マックスプランク地球外物理学研究所のチームが、理論から予測された重力赤方偏移の観測を行った。場所は南米チリのアタカマ砂漠にあるヨーロッパ南天天文台である。光学赤外線望遠鏡ＶＬＴを使い、天の川銀河の中心部を観測した。VLT(Very Largy Telescoap)は、4台の赤外線望遠鏡群の総称である。口径8,2ｍの望遠鏡4台をそれぞれ光ファイバーでつなぎ合わせ、干渉計として使用する。4台を同時フル稼働することにより、一つの鏡の役割を果たし、解像度がアップするのだ。なお今回のドイツのマックスプランク地球物理学研究所チームの観測では、干渉計を使わず、1台のみ稼動した。
焦点は、太陽質量の400万倍と推定されるブラックホールの周りを取り巻く星団だ。星団の中には、太陽質量の20倍近いS2と名づけられた星が存在する。Ｓは赤外線源の英語iｎｆｒａｒｅｄ sourceに由来する。赤外線そのものの英語は、「Infrared」という。そのS２星は、今まさにブラックホールに最接近していた。
写真＝口径8,1ｍの大型望遠鏡ＶＬＴ 掲載元天文学辞典 http://
天文学では、星の集団のことを「星団」という。S2星は16年周期でブラックホールの周りを楕円軌道を描いて周る。ブラックホールに最接近時は距離にして200億キロ未満、光速（秒速29万キロ）の3%となる時速2500万キロに達する。研究チームは、今回S２の観測は2回目である。アインシュタインの予言通り、ブラックホールの強い重力場の元、S2からの波長が赤く引き伸ばされていた。いわゆる「重力赤方偏移」である。赤方偏移は、膨張を続ける遠方宇宙の距離を計る際にも使われる。この場合「宇宙論的赤方偏移」という。
観測技術の発達に伴い、一般相対性理論の正しさを証明することができた。
第2章 アメリカのＳＥＴＩの取り組み
古くから我々地球人は、広い宇宙のどこかに、仲間が存在するのではないか、と思いを馳せていた。ＳＦの世界では、我々地球人と、宇宙人の交流が題材になる。１９６０年、ＳＥＴＩに所属した電波天文学者フランク・ドレイク氏がリーダーを務める、オズマ計画と題した地球外生命探査を始めた。ウェストバージニア州グリーンバンクにあるアメリカ国立電波天文台の18フィート望遠鏡を使い、くじら座イータ星（12光年）およびエリダヌス座イプシロン星（11光年）に焦点を合わせた。観測した当時、現在4000個ほど発見されている太陽系外惑星は一つも見つかっていなかった。ドレイクが率いるチームは、太陽とほぼ同じ質量であるくじら座イータ星とエリダヌス座イプシロン星に惑星があると予測していたのである。二つの星から1,420MHzの電波（宇宙でもっとも多く存在する水素の出す電波）を使って、地球に向かって信号が送られていないか、30日間（実際に受信を試みたのは150時間）にわたり観測したものの、成果は得られなかった。
写真＝オズマ計画の主導者、後のＳＥＴＩの所長 フランク・ドレイク氏
掲載元 サイト https:/
なお1995年に太陽とほぼ同じ質量の50光年離れたペガスス座51番星で最初の太陽系外惑星が発見されて以降、くじら座イータ星から3つの候補を含めると、合計7つの惑星が発見されている。エリダヌス座イプシロン星からも1つ惑星が確認された。オズマ計画は、後の太陽系外惑星発見につながる第一歩となった。
関連日記 2019年10月9日付け 2019年度ノーベル物理学賞 発表！ 第2の地球探しに貢献 太陽系外惑星 ペガスス座51番星ｂ、ケプラー22ｂ
https:/
ドレイク博士は、1974年にもう1度電波を使って、地球外生命体との交信を試みた。研究員から所長に昇格した彼は、アメリカ領プエルトリコにあるアレシボ・天文台から、ヘルクレス座の方向にある2万5100光年離れた直径110光年に及ぶM13星団に向けて、メッセージを送った。このアレシボ・メッセージと呼ばれる信号から、二重らせん構造のDNAを持つ生物が、太陽系の第３惑星に存在すると読み解くことができる。なぜドレイク博士が、M13星団を選んだのか、太陽よりも古い恒星が密集しているからに過ぎない。星の数とともに、惑星の数が増加する。地球のような液体の水に恵まれた惑星が存在すれば、知的生命体が生まれる可能性がある。
写真＝ヘルクレス座の位置関係を示した天体図 掲載元 Astro Arts メシエ天体ガイドM13 https:/
現代天文学の常識によると、星団の中では地球のように軌道が安定して、液体の水を育む惑星は存在し得ない。星団は星と星の間隔が平均0,1光年程度、惑星は二つの星に引っ張られ、軌道が不安定になる。地球型惑星が存在していても、親星から極端に近いところを周っているか、あるいは二つの星の重力に影響され、大きな楕円軌道を描くか、どちらかになる。当時の科学技術では、惑星の形成プロセスも明らかになっていない。地球外生命を探すには、知識的にも不十分だった。
星団の中の惑星で最も取り上げられるのは、地球からはくちょう座の方向に3600光年離れた「NGC6811星団」の中にある。推定年齢は10億歳、天文学では新しい星々が集る「散開星団」に分類される。
写真＝NGC6811星団 掲載元 Open Cluster NGC 6811 / Keppler 66b
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散開星団は、古い星が集るＭ13のような球状星団と比して、散らばっていく星の集まりである。星の年齢も若い。
天文学において、星の年齢を正確に計ることはできない。唯一分かっていることは、大質量星程寿命が短いことである。太陽は推定寿命100億年、対して太陽質量2分の1の星の寿命は800億年になる。一方太陽より2倍重い星の寿命はわずか13億年にしかならない。
太陽より25倍重い星は、一般的に超新星爆発を起こし、最後は太陽質量7倍から10倍程度のブラックホールになるといわれている。星としての寿命は500万年程度、天文学的にはきわめて短い。
散開星団では、質量が異なる星々がほぼ同時に産まれる。重い星程早く寿命を終えて、超新星爆発を起こす。後にはブラックホール、または中性子星パルサーになる。中性子星パルサーの質量は一般的に太陽の1,1倍から2倍程度、元の星の質量は太陽の8倍から24倍と推定される。例えば太陽質量25倍の星が、ブラックホールになり、3分の1程度の重さになると、周囲を取り巻く星同士の重力バランスが変わる。大きな星が消えていくことにより、周囲の星は重力の束縛から開放され、やがて散らばっていく。それぞれの星が離れていくと、散開星団は解体する。
ＮＧＣ6811星団の年齢は、寿命を終えつつある恒星の質量からはじき出された。推定10億歳であることを踏まえると、太陽より2倍以上重い星は残っていないことになる。
なお最も古い星団は、推定年齢25億歳の「Ruprecht 147」である。一方、16万光年離れたタランチュラ星雲にあるＲ１３６星団は、推定年齢100万歳から200万歳と極めて若い。現に星団内に属するＲ136a1星は、観測史上最大値となる太陽質量の270倍に達した。星が重すぎる場合、最後に極超新星爆発を起こした際、ブラックホールにもならない可能性が指摘された。
タランチュラ星雲の写真 ナショナルジオグラフィック 壁紙 https:/
第3章 引き続きＳＥＴＩの取り組み 星の年齢をはじき出せ。
天文学者は、星の年齢を正確に計る方法がないか、アイディアを出し合っている。一般的に、古い星程、水素とヘリウム以外の金属量が少ない傾向にある。推定45億7000万歳の太陽の金属量は1,7%、太陽より2倍長く生きている90億歳の星は、相対的に金属量が少ない。それでも年齢と金属量は必ずしも比例関係には当たらない。
コロンビア大学のJason Lee Curtis氏は2019年7月に、新たな手法で星の年齢を計測した。これまでの観測データーから古い星程、自転周期が長い傾向があった。遠く離れた星の自転周期を計る際、太陽にも見られる黒点を観測する。遠い星の黒点を直接観測は不可能であるものの、わずかな減光を確認できる。減光速度が遅ければ遅いほど、自転周期が長く、年老いた星になる。
恒星の自転周期から年齢を求める方法を「ジャイロクロノロジー（gyrochronology）」という。
研究チームは、自転周期が長くなるペースは、恒星の質量に左右されるのか、二つの星団を使って検証した。最初の対象は、はくちょう座の散開星団「NGC 6811」にあるF型（太陽の1倍から1,4倍の質量）、G型（太陽の0,84倍から1,15倍）、K型(太陽の0,5倍から0,8倍）の恒星である。使用されたのはケプラー宇宙望遠鏡によって観測されたデータだ。NGC 6811星団の年齢は、改めて10億歳と判明した。
続いて推定年齢6億7000万歳になるかに座のプレセペ星団のF型、Ｇ型、K型の恒星をシミュレーションモデルを使い、10億歳まで老化させた。6億7000万歳であれば、太陽質量3倍の恒星は生き残っているものの、10億歳になると、消滅する。地球からの距離は570光年である。
写真はプレセペ星団 掲載元 天文ななめ上 https:/
NGC6811星団とプレセペ星団の年齢をそろえることにより、高い精度で時点周期を計ることができる。シミュレーションでは、二つの星団の年齢が合致すれば、概ね天体のサイズ事に自転周期があうはずである。ところが、Ｆ型とＧ型は誕生年齢が同じであれば自転周期はほぼ変わらなかったものの、Ｋ型に関しては、予想とは異なる事実が判明した。誕生年齢10億歳のＮＧＣ6811星団の方が、誕生年齢6億7000万歳のプレセペ星団よりも早く自転していたのである。プレセペ星団を実年齢の6億7000万歳に戻して、初めてＮＧＣ6811星団の天体と自転周期が一致していた。
より重いＧ型とＦ型の恒星では、同じ質量の天体であれば、年齢が若い星団に属する天体ほど、自転周期が速かった。Ｆ型に関しては、年齢によってほぼ変わらないことが判明したのである。
今回の結果を受けて、太陽質量の半分から8割程度の赤色矮星Ｍ型の自転周期を計る必要性が高まった。両方の星団に属するＭ型星でも自転周期が一致すれば、軽い星程年齢がわからないことを意味する。
研究チームは、Ｋ型星について、恒星の磁場や内部の対流により、一時的に自転周期がほとんど変化しない時期があるのではないか、とみている。
星の年齢を割り出す方法は現在分かっていない。自転周期から求める方法は、正確性に欠けていた。
ジャイロクロノロジーについて sorae 2019年8月16日付け記事参考
https:/
日本ではすばるの愛称で知られる440光年離れた推定1億2500万歳のプレアデス星団も、自転周期が計測されている。米・カリフォルニア工科大学のLuisa Rebull氏を主導とする研究チームは、NASAの系外惑星探査衛星「ケプラー」の「K2ミッション」でプレアデス星団を72日間にわたり、合計750個以上の星の自転速度を測った。質量の大きな星ほど自転速度が遅く、小さな星ほど速いという傾向が明らかにされた。質量の大きい星（太陽と同程度）の自転周期は1日から11日、小さい星（最も小さいもので太陽の10分の1ほど）の多くは自転周期が1日以下と判明した。
星の正しい年齢を知るためにも、散開星団の観測は続いていく。
プレアデス星団の時点速度について 2016年8月16日 ＡｓｔｒｏＡｒｔｓ参考 https:/
写真はプレアデス星団 掲載元ウィキペディア
さて、今回紹介するＮＧＣ6811星団の視等級は6、市販の天体望遠鏡でも観測が可能だ。散開星団ＮＧＣ6811には、ほぼ太陽と同じサイズの恒星ケプラー66を周る惑星bと、同じく太陽サイズの恒星ケプラー67を周る惑星ｂが発見された。
惑星ケプラー66ｂの質量は、木星の3割、地球の97倍と推定されている。公転周期は17日、太陽と地球の約1割の距離を周っていることが判明した。時点周期と公転周期が同期し、強い紫外線にさらされる。恒星を向けている面は、大気が熱せられ、水は蒸発してしまう。生命誕生には適さない環境だ。
一方惑星ケプラー67ｂは、ケプラー66ｂとほぼ同じ質量だ。公転周期は15日、同じく生命誕生とは無縁な惑星といえる。
写真＝ＮＧＣ6811星団の全体写真から恒星ケプラー66を示す。
惑星が見つかっても、大抵は生命の誕生には程遠い。いかに地球が恵まれているか、理解できるはずである。木星の3割サイズのケプラー66ｂと67ｂは、親星に近いところを周る木星サイズの灼熱の惑星「ホット・ジュピター（熱い木星の意味）」に分類される。質量的には、地球の約95倍に当たる土星に近い。いわば「ホット・サターン（熱い土星の意味」と呼んでいいだろう。
さて、地球からのメッセージが目的のＭ13星団を構成する星に届くまで、光の速度で2万5100年かかる。目的の星に存在する知的生命体が、アレシボ・メッセージを読み取り、地球に住む人類に信号を送り返すまで再び2万5100年の歳月を要する。メッセージが往復する5万200年の間、我々人類の暮らしも大きく変わっているはずである。
プエルトリコにあるアレシボ天文台の俯瞰写真
掲載元 天文学辞典 http://
人口が増えすぎて、食糧不足により、世界大戦が起こると、知的生命体との交信に関心を示さなくなり、計画は頓挫してしまう。現在知的生命体探査組織SETIは、高性能の電波望遠鏡を使い、宇宙からの電波を拾っている。1977年にイテ座の方角から後に「Wow！シグナル」と呼ばれた強い電波が受信された。科学者は、有為信号の可能性を検討した。もう一度イテ座の方向に望遠鏡を向けたものの、電波を受信できなかった。このWow！シグナルは、伝説として語り継がれることにる。
広大な宇宙空間から知的生命体を探すには、地球型惑星が見つかっていない以上、困難を極めるはずである。1930年5月産まれのドレイク氏は、今年90歳を迎える今も現役の天文学者として、テレビ番組に出演している。ＳＥＴＩが探査をし続けた結果、2019年のノーベル物理学賞の受賞に繋がる太陽系外惑星の発見に成功した。今、太陽サイズの親星を持つ地球サイズの惑星発見までもう一歩まで迫っている。2020年4月、はくちょう座の方向に300光年離れた恒星ケプラー1649の周りを周る惑星cの質量が、地球の1,04倍と推定された。主星ケプラー1649の質量は太陽の半分程度、惑星cの公転周期は19,5日、平均気温は推定値マイナス39度である。
写真＝地球とケプラー1649の大きさを比較した図
掲載元JIJI.com https:/
地球サイズの惑星とはいえ、親星からの潮汐力により、時点と公転周期が同期している。片面は常に光が当たる一方、反対面は永遠に暗闇に包まれる世界だ。地球とはかけ離れた環境に違いない。1995年に初めて太陽系外惑星を発見して以降、次第に小さなサイズの天体を見つけ出すことに成功している。 いち早く地球外生命体探査に乗り出したＳＥＴＩとともに、世界中の天文学者は地球サイズの惑星探しを続けている。
天文学会で、興味深いニュースがあった。地球型惑星の研究をする英国のノッティンガム大学が、太陽系が属する天の川銀河内で地球外文明が存在する惑星は推定36個あると発表した。研究チームは、太陽と同じ大きさと年齢の恒星を周る地球サイズの惑星のおおよその数から、地球外文明が誕生する確率をはじき出した。実際、星の年齢を計ることも容易ではないうえに、地球と同じサイズの惑星もほとんど見つかっていない。今回、いかに地球外文明を探すことが困難か、過去60年の取り組みを振り返る。
外部リンク sorae https:/
外部リンク 「銀河系に知的文明は36程度ある可能性」 英ノッティンガム大学が研究結果を発表
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見本の写真
左 宇宙人のイメージ 掲載元 ecite 2018年4月6日付 https:/
中 ヨーロッパ南天天文台の外観 掲載元ウィキペディア
右 天の川銀河想像図 掲載元ウィキペディア
写真＝宇宙人のイメージ getty images掲載元
コピーしたサイト excite 2017年7月29日付け https:/
私は2019年に、世界で活躍する天文学者と直接地球外知的生命体について質問をぶつけたことがある
1人は国立天文台の岩手県水沢観測所の所長本間稀樹教授だ。昨年4月11日に一般公開されたＭ87銀河の中心に位置する太陽質量の60億倍にのぼるブラックホールの写真を撮影した国際プロジェクトの一員である。日本チームのリーダーを務める彼は、4月11日の発表時、記者会見の席に現れた。ＮＨＫのコズミックフロント NEXTの他にも、TBS系列で放送されている情熱大陸にも出演したことがある。2019年10月26日（土）に国立天文台・三鷹キャンパスの一般公開の際、国際プロジェクトを紹介する展示室で、来場者と顔を合わせていた。宇宙人の存在を信じる彼、。今後地球外文明が発した電波を拾いたいと目標を語った。
11月1日付け日記 国立天文台 三鷹キャンパス年に一度の特別公開（2）ブラックホール撮影チームとの直接会話 土星の衛星エンケラドスから新発見
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写真＝本間稀樹教授 2019年4月11日に放送されたコズミックフロントＮＥＸＴ 出演時の画像
もう1人は、はやぶさ2のチーフリーダー吉川真教授である。2019年11月2日（土）に行われた神奈川県相模原市ＪＡＸＡ淵野辺キャンパスの一般公開の場で私とやりとりした。教授との話題は、太陽系内の惑星についてである。土星の衛星エンケラドスや木星の衛星エウロパには微生物が、土星の衛星タイタンにはメタン菌が存在するのではないか、と予測していた。
リンク 2019年11月7日付け 11/2(土）ＪAXA相模原キャンパス 無料公開 はやぶさ２ミッションマネージャー 吉川真教授との直接会話 観測史上最小質量のブラックホールを発見！？編集するhttps:/
写真＝吉川真教授 掲載元 掲載元 Newsweek 2018年12月22日付け記事 撮影者 記事の筆者 嶋島真也
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アメリカにはSETI(地球外生命探査組織）という地球外文明を探す組織が存在する。所有する電波望遠鏡を駆使して、遠い宇宙の様子を今も探っている。電波を使うと、目には見えない世界が浮かびあがってくる。現に天の川銀河の中心部は、分厚い塵に包まれ、見通すことができない。我々の目に見える可視光線は、天の川銀河の中心部から星間塵に阻まれた結果、1兆分の１まで減光する。対して、温度を感知する赤外線は、星間塵を通り抜ける性質を持ち、15分の1の減光にとどまる。
写真＝赤外線スピッツァー宇宙望遠鏡が2006年に撮影した天の川銀河の中心部
掲載元 ＢＵＳＩＮＥＳＳ https:/
今回、第1章は赤外線望遠鏡を使ってのアインシュタインの相対性理論を検証する取り組みを、第2章と第3章は地球外生命探査組織ＳＥＴＩのプロジェクトと共に、散開星団の年齢測定方法について紹介する。
第1章 電波を使ってアインシュタインの相対性理論を検証
世界中で、赤外線や電波を使って、天の川銀河の中心部から、アインシュタインが提唱した一般相対性理論を検証する取り組みが継続的に行われている。
一般相対性理論によると、重力によって空間が曲る。強い重力場の中を進む光は、引き伸ばされると説かれていた。いわゆる「重力赤方偏移」である。
外部リンク Astro Arts 2018年 8月2日付け ヨーロッパ南天天文台 https:/
写真掲載元上記のサイト
2018年5月、独・マックスプランク地球外物理学研究所のチームが、理論から予測された重力赤方偏移の観測を行った。場所は南米チリのアタカマ砂漠にあるヨーロッパ南天天文台である。光学赤外線望遠鏡ＶＬＴを使い、天の川銀河の中心部を観測した。VLT(Very Largy Telescoap)は、4台の赤外線望遠鏡群の総称である。口径8,2ｍの望遠鏡4台をそれぞれ光ファイバーでつなぎ合わせ、干渉計として使用する。4台を同時フル稼働することにより、一つの鏡の役割を果たし、解像度がアップするのだ。なお今回のドイツのマックスプランク地球物理学研究所チームの観測では、干渉計を使わず、1台のみ稼動した。
焦点は、太陽質量の400万倍と推定されるブラックホールの周りを取り巻く星団だ。星団の中には、太陽質量の20倍近いS2と名づけられた星が存在する。Ｓは赤外線源の英語iｎｆｒａｒｅｄ sourceに由来する。赤外線そのものの英語は、「Infrared」という。そのS２星は、今まさにブラックホールに最接近していた。
写真＝口径8,1ｍの大型望遠鏡ＶＬＴ 掲載元天文学辞典 http://
天文学では、星の集団のことを「星団」という。S2星は16年周期でブラックホールの周りを楕円軌道を描いて周る。ブラックホールに最接近時は距離にして200億キロ未満、光速（秒速29万キロ）の3%となる時速2500万キロに達する。研究チームは、今回S２の観測は2回目である。アインシュタインの予言通り、ブラックホールの強い重力場の元、S2からの波長が赤く引き伸ばされていた。いわゆる「重力赤方偏移」である。赤方偏移は、膨張を続ける遠方宇宙の距離を計る際にも使われる。この場合「宇宙論的赤方偏移」という。
観測技術の発達に伴い、一般相対性理論の正しさを証明することができた。
第2章 アメリカのＳＥＴＩの取り組み
古くから我々地球人は、広い宇宙のどこかに、仲間が存在するのではないか、と思いを馳せていた。ＳＦの世界では、我々地球人と、宇宙人の交流が題材になる。１９６０年、ＳＥＴＩに所属した電波天文学者フランク・ドレイク氏がリーダーを務める、オズマ計画と題した地球外生命探査を始めた。ウェストバージニア州グリーンバンクにあるアメリカ国立電波天文台の18フィート望遠鏡を使い、くじら座イータ星（12光年）およびエリダヌス座イプシロン星（11光年）に焦点を合わせた。観測した当時、現在4000個ほど発見されている太陽系外惑星は一つも見つかっていなかった。ドレイクが率いるチームは、太陽とほぼ同じ質量であるくじら座イータ星とエリダヌス座イプシロン星に惑星があると予測していたのである。二つの星から1,420MHzの電波（宇宙でもっとも多く存在する水素の出す電波）を使って、地球に向かって信号が送られていないか、30日間（実際に受信を試みたのは150時間）にわたり観測したものの、成果は得られなかった。
写真＝オズマ計画の主導者、後のＳＥＴＩの所長 フランク・ドレイク氏
掲載元 サイト https:/
なお1995年に太陽とほぼ同じ質量の50光年離れたペガスス座51番星で最初の太陽系外惑星が発見されて以降、くじら座イータ星から3つの候補を含めると、合計7つの惑星が発見されている。エリダヌス座イプシロン星からも1つ惑星が確認された。オズマ計画は、後の太陽系外惑星発見につながる第一歩となった。
関連日記 2019年10月9日付け 2019年度ノーベル物理学賞 発表！ 第2の地球探しに貢献 太陽系外惑星 ペガスス座51番星ｂ、ケプラー22ｂ
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ドレイク博士は、1974年にもう1度電波を使って、地球外生命体との交信を試みた。研究員から所長に昇格した彼は、アメリカ領プエルトリコにあるアレシボ・天文台から、ヘルクレス座の方向にある2万5100光年離れた直径110光年に及ぶM13星団に向けて、メッセージを送った。このアレシボ・メッセージと呼ばれる信号から、二重らせん構造のDNAを持つ生物が、太陽系の第３惑星に存在すると読み解くことができる。なぜドレイク博士が、M13星団を選んだのか、太陽よりも古い恒星が密集しているからに過ぎない。星の数とともに、惑星の数が増加する。地球のような液体の水に恵まれた惑星が存在すれば、知的生命体が生まれる可能性がある。
写真＝ヘルクレス座の位置関係を示した天体図 掲載元 Astro Arts メシエ天体ガイドM13 https:/
現代天文学の常識によると、星団の中では地球のように軌道が安定して、液体の水を育む惑星は存在し得ない。星団は星と星の間隔が平均0,1光年程度、惑星は二つの星に引っ張られ、軌道が不安定になる。地球型惑星が存在していても、親星から極端に近いところを周っているか、あるいは二つの星の重力に影響され、大きな楕円軌道を描くか、どちらかになる。当時の科学技術では、惑星の形成プロセスも明らかになっていない。地球外生命を探すには、知識的にも不十分だった。
星団の中の惑星で最も取り上げられるのは、地球からはくちょう座の方向に3600光年離れた「NGC6811星団」の中にある。推定年齢は10億歳、天文学では新しい星々が集る「散開星団」に分類される。
写真＝NGC6811星団 掲載元 Open Cluster NGC 6811 / Keppler 66b
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散開星団は、古い星が集るＭ13のような球状星団と比して、散らばっていく星の集まりである。星の年齢も若い。
天文学において、星の年齢を正確に計ることはできない。唯一分かっていることは、大質量星程寿命が短いことである。太陽は推定寿命100億年、対して太陽質量2分の1の星の寿命は800億年になる。一方太陽より2倍重い星の寿命はわずか13億年にしかならない。
太陽より25倍重い星は、一般的に超新星爆発を起こし、最後は太陽質量7倍から10倍程度のブラックホールになるといわれている。星としての寿命は500万年程度、天文学的にはきわめて短い。
散開星団では、質量が異なる星々がほぼ同時に産まれる。重い星程早く寿命を終えて、超新星爆発を起こす。後にはブラックホール、または中性子星パルサーになる。中性子星パルサーの質量は一般的に太陽の1,1倍から2倍程度、元の星の質量は太陽の8倍から24倍と推定される。例えば太陽質量25倍の星が、ブラックホールになり、3分の1程度の重さになると、周囲を取り巻く星同士の重力バランスが変わる。大きな星が消えていくことにより、周囲の星は重力の束縛から開放され、やがて散らばっていく。それぞれの星が離れていくと、散開星団は解体する。
ＮＧＣ6811星団の年齢は、寿命を終えつつある恒星の質量からはじき出された。推定10億歳であることを踏まえると、太陽より2倍以上重い星は残っていないことになる。
なお最も古い星団は、推定年齢25億歳の「Ruprecht 147」である。一方、16万光年離れたタランチュラ星雲にあるＲ１３６星団は、推定年齢100万歳から200万歳と極めて若い。現に星団内に属するＲ136a1星は、観測史上最大値となる太陽質量の270倍に達した。星が重すぎる場合、最後に極超新星爆発を起こした際、ブラックホールにもならない可能性が指摘された。
タランチュラ星雲の写真 ナショナルジオグラフィック 壁紙 https:/
第3章 引き続きＳＥＴＩの取り組み 星の年齢をはじき出せ。
天文学者は、星の年齢を正確に計る方法がないか、アイディアを出し合っている。一般的に、古い星程、水素とヘリウム以外の金属量が少ない傾向にある。推定45億7000万歳の太陽の金属量は1,7%、太陽より2倍長く生きている90億歳の星は、相対的に金属量が少ない。それでも年齢と金属量は必ずしも比例関係には当たらない。
コロンビア大学のJason Lee Curtis氏は2019年7月に、新たな手法で星の年齢を計測した。これまでの観測データーから古い星程、自転周期が長い傾向があった。遠く離れた星の自転周期を計る際、太陽にも見られる黒点を観測する。遠い星の黒点を直接観測は不可能であるものの、わずかな減光を確認できる。減光速度が遅ければ遅いほど、自転周期が長く、年老いた星になる。
恒星の自転周期から年齢を求める方法を「ジャイロクロノロジー（gyrochronology）」という。
研究チームは、自転周期が長くなるペースは、恒星の質量に左右されるのか、二つの星団を使って検証した。最初の対象は、はくちょう座の散開星団「NGC 6811」にあるF型（太陽の1倍から1,4倍の質量）、G型（太陽の0,84倍から1,15倍）、K型(太陽の0,5倍から0,8倍）の恒星である。使用されたのはケプラー宇宙望遠鏡によって観測されたデータだ。NGC 6811星団の年齢は、改めて10億歳と判明した。
続いて推定年齢6億7000万歳になるかに座のプレセペ星団のF型、Ｇ型、K型の恒星をシミュレーションモデルを使い、10億歳まで老化させた。6億7000万歳であれば、太陽質量3倍の恒星は生き残っているものの、10億歳になると、消滅する。地球からの距離は570光年である。
写真はプレセペ星団 掲載元 天文ななめ上 https:/
NGC6811星団とプレセペ星団の年齢をそろえることにより、高い精度で時点周期を計ることができる。シミュレーションでは、二つの星団の年齢が合致すれば、概ね天体のサイズ事に自転周期があうはずである。ところが、Ｆ型とＧ型は誕生年齢が同じであれば自転周期はほぼ変わらなかったものの、Ｋ型に関しては、予想とは異なる事実が判明した。誕生年齢10億歳のＮＧＣ6811星団の方が、誕生年齢6億7000万歳のプレセペ星団よりも早く自転していたのである。プレセペ星団を実年齢の6億7000万歳に戻して、初めてＮＧＣ6811星団の天体と自転周期が一致していた。
より重いＧ型とＦ型の恒星では、同じ質量の天体であれば、年齢が若い星団に属する天体ほど、自転周期が速かった。Ｆ型に関しては、年齢によってほぼ変わらないことが判明したのである。
今回の結果を受けて、太陽質量の半分から8割程度の赤色矮星Ｍ型の自転周期を計る必要性が高まった。両方の星団に属するＭ型星でも自転周期が一致すれば、軽い星程年齢がわからないことを意味する。
研究チームは、Ｋ型星について、恒星の磁場や内部の対流により、一時的に自転周期がほとんど変化しない時期があるのではないか、とみている。
星の年齢を割り出す方法は現在分かっていない。自転周期から求める方法は、正確性に欠けていた。
ジャイロクロノロジーについて sorae 2019年8月16日付け記事参考
https:/
日本ではすばるの愛称で知られる440光年離れた推定1億2500万歳のプレアデス星団も、自転周期が計測されている。米・カリフォルニア工科大学のLuisa Rebull氏を主導とする研究チームは、NASAの系外惑星探査衛星「ケプラー」の「K2ミッション」でプレアデス星団を72日間にわたり、合計750個以上の星の自転速度を測った。質量の大きな星ほど自転速度が遅く、小さな星ほど速いという傾向が明らかにされた。質量の大きい星（太陽と同程度）の自転周期は1日から11日、小さい星（最も小さいもので太陽の10分の1ほど）の多くは自転周期が1日以下と判明した。
星の正しい年齢を知るためにも、散開星団の観測は続いていく。
プレアデス星団の時点速度について 2016年8月16日 ＡｓｔｒｏＡｒｔｓ参考 https:/
写真はプレアデス星団 掲載元ウィキペディア
さて、今回紹介するＮＧＣ6811星団の視等級は6、市販の天体望遠鏡でも観測が可能だ。散開星団ＮＧＣ6811には、ほぼ太陽と同じサイズの恒星ケプラー66を周る惑星bと、同じく太陽サイズの恒星ケプラー67を周る惑星ｂが発見された。
惑星ケプラー66ｂの質量は、木星の3割、地球の97倍と推定されている。公転周期は17日、太陽と地球の約1割の距離を周っていることが判明した。時点周期と公転周期が同期し、強い紫外線にさらされる。恒星を向けている面は、大気が熱せられ、水は蒸発してしまう。生命誕生には適さない環境だ。
一方惑星ケプラー67ｂは、ケプラー66ｂとほぼ同じ質量だ。公転周期は15日、同じく生命誕生とは無縁な惑星といえる。
写真＝ＮＧＣ6811星団の全体写真から恒星ケプラー66を示す。
惑星が見つかっても、大抵は生命の誕生には程遠い。いかに地球が恵まれているか、理解できるはずである。木星の3割サイズのケプラー66ｂと67ｂは、親星に近いところを周る木星サイズの灼熱の惑星「ホット・ジュピター（熱い木星の意味）」に分類される。質量的には、地球の約95倍に当たる土星に近い。いわば「ホット・サターン（熱い土星の意味」と呼んでいいだろう。
さて、地球からのメッセージが目的のＭ13星団を構成する星に届くまで、光の速度で2万5100年かかる。目的の星に存在する知的生命体が、アレシボ・メッセージを読み取り、地球に住む人類に信号を送り返すまで再び2万5100年の歳月を要する。メッセージが往復する5万200年の間、我々人類の暮らしも大きく変わっているはずである。
プエルトリコにあるアレシボ天文台の俯瞰写真
掲載元 天文学辞典 http://
人口が増えすぎて、食糧不足により、世界大戦が起こると、知的生命体との交信に関心を示さなくなり、計画は頓挫してしまう。現在知的生命体探査組織SETIは、高性能の電波望遠鏡を使い、宇宙からの電波を拾っている。1977年にイテ座の方角から後に「Wow！シグナル」と呼ばれた強い電波が受信された。科学者は、有為信号の可能性を検討した。もう一度イテ座の方向に望遠鏡を向けたものの、電波を受信できなかった。このWow！シグナルは、伝説として語り継がれることにる。
広大な宇宙空間から知的生命体を探すには、地球型惑星が見つかっていない以上、困難を極めるはずである。1930年5月産まれのドレイク氏は、今年90歳を迎える今も現役の天文学者として、テレビ番組に出演している。ＳＥＴＩが探査をし続けた結果、2019年のノーベル物理学賞の受賞に繋がる太陽系外惑星の発見に成功した。今、太陽サイズの親星を持つ地球サイズの惑星発見までもう一歩まで迫っている。2020年4月、はくちょう座の方向に300光年離れた恒星ケプラー1649の周りを周る惑星cの質量が、地球の1,04倍と推定された。主星ケプラー1649の質量は太陽の半分程度、惑星cの公転周期は19,5日、平均気温は推定値マイナス39度である。
写真＝地球とケプラー1649の大きさを比較した図
掲載元JIJI.com https:/
地球サイズの惑星とはいえ、親星からの潮汐力により、時点と公転周期が同期している。片面は常に光が当たる一方、反対面は永遠に暗闇に包まれる世界だ。地球とはかけ離れた環境に違いない。1995年に初めて太陽系外惑星を発見して以降、次第に小さなサイズの天体を見つけ出すことに成功している。 いち早く地球外生命体探査に乗り出したＳＥＴＩとともに、世界中の天文学者は地球サイズの惑星探しを続けている。
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