NASAの驚異的な太陽系外惑星探査望遠鏡が打ち上げられる

宇宙望遠鏡にとって、今月は厳しい月だった。まず、ケプラーの燃料が尽き、太陽系外惑星探査機としての第二の人生が終わりを迎えることがわかった。次に、大いに期待されていたジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡がまたもや延期に直面するという知らせが届いた。

しかし、天文学者、天体物理学者、惑星地質学者、そして遠く離れた世界について興味深いことを学ぶのが好きな人たちにとって、良いニュースが近づいています。それは、トランジット系外惑星探査衛星 (TESS) の略称です。すべてが順調に進めば、この新しい望遠鏡は今週、ファルコン 9 ロケットに搭載されて打ち上げられます。比較的小型の衛星ですが、研究者たちはこの衛星が何を発見するかに大きな期待を抱いています。この衛星は、何千もの新しい惑星、地球のような何百もの岩石惑星、恒星のハビタブルゾーン (表面に液体の水が存在する可能性がある) にある何十もの惑星を特定できる可能性があります。これらはすべて、私たちの銀河の小さな一角にあります。

仕組み

「ケプラーは素晴らしい。ケプラーのおかげで、宇宙には実に多様な惑星が存在することが分かった」と、コーネル大学カール・セーガン研究所所長でTESS科学チームのメンバーでもあるリサ・カルテネッガー氏は語る。カルテネッガー氏と同僚たちは、ケプラーから得た知識を基に、地球にもう少し近い恒星の周りを漂う太陽系外惑星を詳しく調べたいと考えている。

TESS は地球から見える空の 85 パーセントを体系的に調査し、1 年間は北半球で見える星、次の 1 年間は南半球で見える星に焦点を当てます。TESS は地球から 300 光年以内の範囲を観測します。これはかなり遠い距離に思えるかもしれませんが、天文学者にとってはまさに私たちのすぐ近くです。わかりやすく言うと、私たちの銀河系は直径約 10 万光年です。

「考えてみれば、最も近い恒星であるプロキシマ・ケンタウリでも約4光年離れています。私たちが観測しているのは、300光年以内の明るいものすべてです。つまり、その約100倍の距離です。観測できる恒星の数は膨大です」とカルテネッガー氏は言う。

その範囲内で、TESS は 2 年間のミッション期間中に 20 万個以上の恒星を観察し、27 日間にわたって 30 分ごとに空の一部を撮影して、惑星の証拠を探します。ケプラーと同様に、研究者は TESS を使用して、恒星が暗くなる瞬間を観察します。これは、惑星が恒星と TESS の間を通過するときに発生します。光の低下から、惑星のサイズ、形状、構成について多くのことがわかります。

「そこに到達するための船や乗り物はまだありませんが、光は宇宙を無料で移動します」とカルテネッガー氏は言う。「そのため、実際にそこに到達するための物理的な手段がまだなくても、この探査は可能です。」

TESS は、特にケプラーが研究した惑星よりもはるかに明るい恒星の周りの惑星を探します。ターゲットの明るさは、今後登場するジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や地上の観測機器など、他のより強力な望遠鏡で、生命が存在する可能性など、それらの惑星のさらに細かい詳細を探ることができることを意味します。

人生を求めて

TESS により、研究者は何千もの惑星を発見し、その質量を測定し、奇妙な星を観察することになる。カルテネッガー氏のような研究者の中には、それが地球以外の惑星に生命が存在する可能性を示唆するものになることを期待している人もいる。

「私が情熱を注いでいるのは、宇宙で人類が孤独であるかどうかを解明することです。そのためには、大気を探索できる惑星、つまり惑星の大気を観察するのに十分な光が得られる惑星が必要です。[つまり]近くにある惑星が必要であり、TESS はそれを可能にします」とカルテネッガー氏は言う。

カルテネッガー氏と同僚は、大気中に酸素などの不安定な化合物が大量に存在する惑星を観察することで、生命の兆候を探すことができる。酸素は多くの生物の副産物であるため、地球の大気に不釣り合いなほど多く含まれている。別の惑星でも同様の大気の不均衡が見られ、特に互いに関係のない複数のガスが存在する場合、生命の存在を示す可能性がある。

科学者は、他の惑星の大気の構成を知るために、その球体が主星の前を通過するときに消え、惑星が移動したときに再び現れる光の部分を探すことができます。失われた部分は、光の特定の部分を吸収する惑星の大気中の特定の分子（水、酸素、メタンなど）に対応しています。

TESS はそうした測定は行わないが、JWST や地上の望遠鏡によるより厳密な検査の対象となる有望な候補を指摘することになるだろう。

「『我々は孤独なのか？』という疑問に答えられる技術的手段を手にするのは、人類史上初めてのことだ」とカルテネッガー氏は言う。