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生命は存在する?太陽系外惑星とは?特徴や探査の歴史などを詳しく紹介

太陽系外惑星とは太陽系の外にある恒星を公転する惑星の事で、近年は惑星探査の技術が上がり数多くの太陽系外惑星が発見されています。そんな太陽系外惑星には、地球サイズの惑星なども発見されたり、水のある惑星が発見されたりと、生命が存在する可能性を感じるような星がいくつかあります。

そこで今回は

「太陽系外惑星ってどんな星?」
「太陽系外惑星に生命は存在する?」

こういった疑問を持つ方に向けて、太陽系外惑星の特徴や探査の歴史、生命が存在する可能性など様々な視点から太陽系外惑星を解説していきます。

太陽系外惑星についての知識が増えると、我々人類は宇宙において唯一の存在なのか、生命は地球にしか生まれないのか、など様々な考察することが出来ます。そのため宇宙が好きであれば、是非とも太陽系外惑星について深く知っていただければと思います。

太陽系外惑星とは

様々な陽系外惑星の想像図

太陽系外惑星とは、太陽系の外にある恒星を公転する惑星のことです。

恒星自体は、強く光り輝いている星が数多くあるので、昔から様々な方法で観測されていました。ですが太陽系外惑星は、存在を確認することが非常に困難で、1992年になって初めて正式に確認をとることが出来ました。

太陽系外惑星の特徴

高い軌道離心率をもつ太陽系外惑星HD 96167 bの軌道

これまで4000以上もの数多くの太陽系外惑星が発見されてきましたが、その太陽系外惑星の多くが、太陽系の惑星と比べて高い軌道離心率を持っている事が分かっています。

“軌道離心率とは”

惑星の軌道がどれだけ円から離れているかを示す値、低ければ低いほど円に近い

簡単にいうと、太陽系の惑星は綺麗な円形に近い形で太陽の周りを公転している星が多いですが、太陽系外惑星の多くは、楕円のような形で恒星を公転していることが多いということです。つまり地球のような、綺麗な円形で公転している惑星は稀であるということがわかります。

また数多くの惑星を広範囲に有する恒星も少なく、太陽系に似たものはあまり見られません。太陽系は、広範囲に数多くの惑星が分布することで、惑星の軌道が低い軌道離心率を保っているという説もあります。

一番近い太陽系外惑星の距離

プロキシマ・ケンタウリbとプロキシマ・ケンタウリの想像図

現在知られている、最も近い太陽系外惑星の距離とのは約4.2光年(40兆km)です。

この星は「プロキシマ・ケンタウリb」といわれています。もしかしたら生命の可能性があるかもしれないと言われています。光の速さで向かっても4年以上かかるほどの距離ですが、観測技術を今より更にあげていけば、生命の確認をすることが出来るかもしれません。

「プロキシマ・ケンタウリb」については、また後ほど詳しく紹介していきます。

太陽系外惑星の見つけ方

放射熱を観測して発見された惑星HR 8799

前述したように、恒星は自ら光り輝くので発見しやすいですが、太陽系外惑星からは恒星から受けて反射するわずかな光しか捕えることが出来ません。そのため、直接観測することは非常に困難です。

天文学者たちは間接的な方法を用いて太陽系外惑星を観測してきました。

その発見方法は主に

  • ドップラー分光法
  • トランジット法

の2種類です。

ドップラー分光法

恒星というのは動いていないように見えますが、実は周囲に惑星があるとその惑星の重力をうけ、わずかに揺れ動きます。この恒星の振動運動を測定すると、惑星の下限質量や軌道離心率を求めることが出来ます。この方法をドップラー分光法といいます。

“惑星の下限質量とは”

観測された惑星の質量の下限を示す値

ただし現在の観測技術では恒星が低質量でないと周囲の惑星の重力の影響を受けづらいため、観測が難しい場合が多いです。また、恒星の活発な活動によって出来た振動を惑星の重力によるものと誤って観測してしまうこともあるため、たびたび惑星の発見が撤回されることもあります。

トランジット法

木星とガリレオ衛星のトランジットのイメージ

惑星が恒星の手前を通過すると、地球から見たとき恒星の光度がわずかに減少します。その減光から惑星を発見する方法がトランジット法です。惑星の大きさによって恒星が暗くなる割合が高まるので、惑星の大きさを求めることが出来ます。

トランジット法では恒星を長時間観測し続ける必要がありますが、複数の恒星を同時に観測し続けることが出来るため、これまで多数の惑星が発見されてきました。

太陽系外惑星の探査の歴史

一番最初に観測された太陽系外惑星PSR B1257+12の想像図

太陽系外惑星は古くから存在自体は信じられていましたが、観測する技術がないため太陽系外惑星が存在するという証拠は認められてきていませんでした。

1992年に初めて電波天文学者の「アレクサンデル・ヴォルシュチャン」と「デール・フレール」によってPSR B1257+12に伴っている太陽系外惑星を観測しました。PSR B1257+12は超新星爆発によって出来上がった星の残骸のような天体で星ではなくパルサーと呼ばれています。

“パルサーとは”

パルス状の電波やX線を発生する天体

このパルサーが放つ電磁波は規則的なのですが、惑星が周囲にあるとブレが生じます。このズレを観測することによって間接的に惑星の存在を証明しました。

そして1995年には、主系列星を公転する太陽系外惑星を検出することに初めて成功します。これによってドップラー分光法による、太陽系外惑星探査の技術が発展していきます。

ケプラー

2009年にはNASAが太陽系外惑星宇宙機ケプラーを打ち上げます。ケプラーはトランジット法を用いて2018年の運用終了までに2600以上の太陽系外惑星を見つけ、天文学に大きく貢献します。

その後2018年には、新たにTESSが打ち上げられ、2020年7月までトランジット法を用いて80個の惑星を発見しています。

“TESSとは”

トランジット系外惑星探索衛星、太陽系外惑星を探査するために打ち上げられた宇宙望遠鏡

2021年には新しく宇宙望遠鏡が打ち上げられる予定です。

太陽系外惑星とハビタブルゾーンとは

恒星の大きさによって変化するハビタブルゾーンの図

太陽系外惑星を語るうえで覚えておきたいのがハビタブルゾーンです。ハビタブルゾーンは地球と似たような生命が生存できる領域のことで、惑星の表面に水が存在出来る範囲とも言えます。

地球の生物は水が無いと生きていけないという事から、ハビタブルゾーンにあり水が存在している太陽系外惑星には生命の存在する可能性が高くなります。

ハビタブルゾーンという言葉は基本的には上記の「惑星系のハビタブルゾーン」を指します。

ただ、他にも銀河系内にて居住するのに適している領域の「銀河系のハビタブルゾーン」や、ブラックホールの周囲にて居住するのに適している領域を指す「ブラックホールのハビタブルゾーン」といったいくつかの形態が、近年では提唱されるようになってきました。

太陽系外惑星にはどんな星がある?

太陽系に最も近い恒星プロキシマ・ケンタウリ

ここからは太陽系外惑星のなかでも、特に注目されている惑星を3つ紹介していきます。

どの星もドップラー分光法によって、間接的に観測されたものであるので、不確定な要素が多いです。ですが比較的近くの太陽系外惑星であるため、今後観測技術の発展によって更に情報が増えてくるかもしれません。

プロキシマ・ケンタウリb

プロキシマ・ケンタウリbの地表の想像図

プロキシマ・ケンタウリbは地球から最も近い惑星です。約4.2光年(40兆km)の位置にあり、プロキシマ・ケンタウリbの主星であるプロキシマ・ケンタウリも、地球から最も近い恒星だと言われています。

プロキシマ・ケンタウリはハビタブルゾーンと言われる、生命が存在する可能性のある領域、もしくは生命が生存できる領域があるため、生命の可能性があると注目されています。

少なくとも水は存在する可能性は高いと言われており、いつか望遠鏡や観測の技術が発展すれば、水を観測できる日が来るかもしれませんね。

ロス128b

ロス128bと主星ロス128の想像図

ロス128bは、約11光年離れた位置にある地球サイズの太陽系外惑星です。主星はロス128です。

ロス128bも主星であるロス128のハビタブルゾーンに位置しております。表面温度は-60℃~20℃と言われていますが、惑星などの天体が地球にどれだけ似ているかを0~1で表す「地球類似指標」はロス128bの場合0.86と、今まで発見された太陽系外惑星の中でも4番目に高い数値となっています。

水や生命体の可能性も大いにあり、太陽系からの距離も比較的近いため、今後の地球外生物の探索に期待が持てる太陽系外惑星です。

TRAPPIST-1d

TRAPPIST-1dの地表の想像図

TRAPPIST-1dは地球から約40光年離れた位置にある太陽系外惑星です。主星はTRAPPIST-1です。

TRAPPIST-1dは主星から333万km離れた位置で公転しています。地球から太陽までの距離が1億4960万kmだということを考えると、非常に近い位置で公転しているということがわかります。

ですがTRAPPIST-1dの主星は木星ほどの大きさしかないので、この距離でも主星であるTRAPPIST-1のハビタブルゾーンに位置している可能性があるといわれています。

また、TRAPPIST-1dの表面温度は9℃で、水や大気が存在する可能性が非常に高いです。地球類似指標も0.90と現在観測されている太陽系外惑星の中でも最も高い数値になっています。

太陽系外惑星に生命体が存在する可能性は?

惑星探査衛星を乗せたロケット

太陽系外惑星に生命体が存在するかどうか、という問いは非常に難しいです。というのも、宇宙の謎はまだまだ分からないことが多く、天文学は発展途上にあります。

ですが最近では、2019年に太陽系外惑星「K2-18b」の大気に水蒸気があるということが確認され、地球型の惑星は、天の川銀河の中ではありふれた存在であるということも分かってきています。

K2-18bの想像図

そのため今後も引き続き天文学者たちによって調べが進んでいけば、太陽系外惑星にて生命体を見つけることが出来るかもしれません。

また2021年には、新たに宇宙望遠鏡が打ち上げられる事も決まっていますので今後の天文学の発展に期待したいところですね。

まとめ

今回は太陽系外惑星について紹介していきました。意外と太陽系外惑星に関する本格的な歴史は始まったばかりで、今急速に発展していっています。

ただし、まだまだ宇宙の謎は非常に深く、天文学者にも分からないことが多数あり、学者同士でも意見が割れてしまうようなことが多々あるようです。

普段はあまり宇宙について考えることは少ないかと思いますが、たまにはこうして地球外に生命はいるのか、宇宙はどうなっているのかを考えてみるのも神秘的で面白いのでは無いでしょうか。

この記事がきっかけで宇宙の事に興味を持っていただけたのであれば幸いです。他にも様々な宇宙の記事が書かれていますので、そちらも是非ご覧いただければと思います。

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