画像クレジット：John Rowe
地球のような惑星の検索は、太陽のような星の検索から始まります。天文学者のマギーターンブルは、私たちから100光年以内にある合計2,350個の星のうち、私たちの太陽にぴったり合う30個の候補星の短いリストを作成するように依頼されました。 37ジェムを含むこの短いリストは、地球のような惑星で酸素または水の可視光を探すことで居住可能な惑星を探す地球惑星探知機のミッションで使用されます-生命の確かな兆候です。
星座で最も西側に位置する37番目の星であるジェミニは、私たちの太陽のような黄色がかったオレンジ色の星です。この星は37 Geminorumと呼ばれますが、宇宙物理学者のマーガレットターンブルにとって、この星は特別な存在です。この星は、居住可能な惑星を宿すのに適した候補と見なされるものを検討するためのケーススタディを提供するからです。
液体の水と酸素で惑星をサポートする可能性のある星のリストを作成する際、彼女は極端な太陽を除外する必要があります。若すぎる、または古すぎる、回転が速すぎる、または明るさが十分に変動し、気候変動を引き起こします。近くの世界。
56.3光年離れたところにある星37ジェムは、そのような惑星や惑星を持っているという明確な兆候をまだ示していません。しかし、将来のNASAやヨーロッパの望遠鏡は、37ジェムと同じように、星をターゲットにすることを目指しています。私たち自身の太陽系を居住可能にした同じ特性のいくつか。地上の望遠鏡を使用して、これまでに100を超える太陽系外惑星が発見されており、銀河内のそのような惑星の合計の推定値は、数十億の候補世界の合計となる可能性があります。
アリゾナ大学ツーソン校で働いていたマギーターンブルは、人生の繁栄を支えることができる他の太陽に最もよく似ている30の星候補の短いリストを作成するように依頼されました。 100光年以内の距離にある星の間で彼女の検索を開始すると、さらに検討する必要のある星は約2,350個でした。
ターンブルは最近、NASAの宇宙望遠鏡プロジェクトである地球惑星ファインダー（TPF）の科学者グループに彼女の結果を発表しました。地球惑星ファインダー（TPF）は、地球からの水および/または酸素の「シグネチャー」を含む可視光を使用して居住可能な惑星を検索します。タイプ惑星。 TPFの2013年頃の打ち上げ予定後、6つの宇宙望遠鏡を含むヨーロッパのダーウィンプロジェクトが続きます。
星のリストは、さらに大きなリスト（450光年以内に17,129星、または140パーセク）から削減されました。これは、ターンブルとSETI研究所のジルターターアドバイザーが最初にAstrophysical Journalで発表したリストです。このリストは、近くの居住可能なステラシステム（またはHabCat）のカタログとして知られるようになりました。 8月に公開された「SETIのターゲット選択：I.近くの居住可能な恒星系のカタログ」というタイトルの彼らの記事は、以前の候補リストをほぼ10倍、または桁違いに拡大しました。
複雑な生命をサポートするには、候補となる星は適切な色、明るさ、年齢でなければなりません。それが私たちのような中年の星である場合、鉄のようなより重い金属を生成するのに十分な融合可能な軽元素を燃やしますが、崩壊するほど古くなく、人生が遠い将来の見通しに過ぎないほど若くはありません。地球上での複雑な生命の出現について私たちが知っている断片に基づいて、ターンブルの検索は、「ちょうど良い」と思われる星の「ゴルディロックス」を見つけることを目的としています。
では、なぜ37ジェムなのか？
37ジェミノラムは双子にちなんで名付けられた星座ジェミニの北西部にあります。良い裏庭望遠鏡を持っているアマチュア天文学者にとって、37ジェムは目に見えます。ギリシャ神話では、ジェミニ双子はゴールデンフリースを求めてジェイソンと一緒に航海しました。嵐の最中、双子は彼らの船ARGOを沈没から救うのを助けました、そしてそれで星座は船員によって非常に高く評価されました。
Gem 37のようなほとんどの星は、放出する光の色にほぼ基づいて、少数のスペクトルクラスにグループ化されます。ヘンリードレイパーカタログと呼ばれるこの星の大要には、最も熱い星から最も冷たい星まで、7つの広範なカテゴリのスペクトルクラスがリストされています。これらのタイプは、温度の降順で、文字O、B、A、F、G、K、およびMで示されます。命名法は、恒星の進化に関する古くなったアイデアに根ざしていますが、用語は残っています。私たちの太陽は、より細かいスケールで典型的な「G2V」矮星として分類され、およそ45億年前のものです。星の候補である37ジェムも同様に中年ですが、55億年という10億年前よりやや年上です。
私たち自身のようなG型星（および37ジェム）のスペクトルは、特徴的なスペクトル線（または放出）によって示されるように、特定の化学元素によって支配されています。特に鉄、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、チタンが豊富な星印の場合、最も関心のある元素は金属です。天文学的には、太陽が典型的なG2V小人として分類されている太陽と比較すると、37ジェムの表面温度はわずかに高くなっています。したがって、Turnbullのプライムピックである37 Gemは、G0Vドワーフとしてカタログ化されています。つまり、イエローオレンジのメインシーケンスドワーフスターでもあります。 Gスターは、これらの金属線と弱い水素スペクトルの存在によって特徴付けられるため、共通の年齢、質量、光度を共有します。
それ以外の場合、37ジェムは私たち自身のソーラーツイン、またはジェミニのような太陽に近いものに近くなります。太陽の質量の1.1倍、直径の1.03倍、光度の1.25倍です。
明るさは「おそらく最も重要な情報」であると、TurnbullはAstrobiology Magazineに語った、「私たちは近くの星の居住可能性を決定するのに使用します」。星は安定したままになります。
Astrobiology Magazineは、居住可能性のための星の候補を選択する方法について、ツーソンのスチュワード天文台でマギーターンブルと話す機会がありました。
宇宙生物学マガジン（AM）：最近の調査では、太陽から約100光年離れており、すべての星がその半径から内側に向けられていましたね？それが検索を開始するための視覚的な球でしたか？
マーガレットターンブル（MT）：30パーセク（90ライト）内に約2,350のヒッパルコス星があります
年）、Terrestrial Planet Finder（TPF）ミッションの最大距離。その距離内には合計で約5,000の星がありますが、ここではヒッパルコスの星だけを見ているので、私の開始リストは2,350星です。
AM：37 Gemを見るために裏庭の望遠鏡を手にしたことはありますか？
MT：裏庭の望遠鏡で確実に見えるはずですが、いいえ、自分の目で見たことはありません。測光（明るさを測定）と分光（組成を測定）を見てきたので、今まで見たことがないのに「知っている」ような気分になります。
ただし、37 Gemについては、さらに多くの注意事項があります。たとえば、ターゲットであると言える前に、この星の高解像度の赤外線イメージングを実行する必要があります。周囲に漂っている破片がたくさんあることがわかった場合は、リストから削除する必要があります。
AM：星37ジェムは、30の最高の候補者リストの2番目とはかなり異なっていましたか？
MT：実際、「最高」の星はすべて互いに非常に似ています。実際、それらをランク付けしようとすることはあまり意味がありません。 37宝石はたまたまエンジニアリング基準を満たす非常に近い星の1つであるため、現時点ではTPF検索の非常に良い候補のようです。
AM：好奇心から、リストの2番目に正式に選ばれたのはどの星ですか？
MT：30個の星だけを見る場合、それらはすべて「ナンバーワン」である方がよいでしょう。つまり、私たちが観察するすべての星は、私たちが無駄にする時間がないので、使命にとって主な関心事でなければなりません。私たちは現在、主要なミッション目標を正確に定義する過程にあります。
目的がスペクトルタイプの範囲を調べることである場合、一番上の星には非常に近くのKまたはMの星が含まれる場合がありますが、最も太陽に近い星を30個見ることを目標とする場合は、18 Sco（太陽星座さそり座の14パーセクの双子）、ベータCVn（「猟犬」）、または51ペグ（「ペガサス」、空飛ぶ馬）が私たちの最善の策になるかもしれません。
AM：星の候補をより適切に分類するのに役立つ1つまたは2つの欠落データがありますか？
MT：現時点では、高解像度の赤外線画像は欠かすことのできないデータです。これらの星に塵の多いデブリディスクがあり、そこを周回する惑星を検出するのが難しいかどうかを知る必要があります。
木星は絶えず小惑星帯をかき回しており、小惑星が衝突するとそれらが太陽系に塵を追加するため、太陽には大量の黄道ダストが含まれます。
他の星の周りの同様のレベルの塵は、惑星を見る可能性を損なうことはないかもしれませんが、それを最小限に抑えたいと思います。
AM：Terrestrial Planet FinderとDarwinのミッションをサポートする恒星リストの今後の計画を教えてください。
MT：自分のリストを作成している他の人とのミーティング中に、11月18日と19日の米海軍天文台のTPF科学ワーキンググループに「最終」リストをまだ提示していません。
すでに方法論をグループに提示しましたが、今度は、機器の制約を説明するエンジニアと面談し、基準に対応するためにリストをさらに調整する必要があります。
彼らの基準には、次のようなものが含まれます。伴星が惑星の安定性の問題ではない場合でも、数秒以内に伴星を置くことはできません。余分な光が視野を汚染するためです。約6等級より暗い星を見ることができません。年間を通じて、太陽から少なくとも60度離れた場所でしか星を見ることができません。
AM：あなたは今年の8月に居住可能な星の最初のカタログを公開しましたが、その分類のパート2があります。 HabCatのパートIIの主な計画は何ですか？
MT：ジルターターと私は最近、SETIターゲットリストに関する2つ目の論文を提出しました。この論文は、12月の天体物理ジャーナルの補足に掲載されます。この論文は、古く、金属性の高い散開星団のリスト、恒星のタイプに関係なく最も近い100個の星、Tychoカタログからの約250,000個の主系列星を示します。これらすべては、HabCatのたびにAllen Telescope Array（ATA）によって観測されます。星は観測できません。
プライマリATAビームは電波天文学者によってポイントされ、彼らは彼ら自身のターゲットの非常に高解像度のマップを作成すると同時に、SETIのHabCat星（または論文2のリストからの星）を観測します。
AM：最後に、ミッションであるケプラーとTPFは、ガスジャイアントだけでなく、より大きな地球サイズの惑星を、その調査で特定の星に対して検出できるような強化を計画していますか？
MT： はい。ケプラーは、太陽のような数千の星が「通過」するのを監視することで、一般的な地球型惑星がどのように存在するかを示します。惑星が実際に星の前を通過し、軌道を回っていて、星の光の一部を一時的に遮断します。
Terrestrial Planet Finderは、最も近い恒星を周回する惑星を実際に画像化し、スペクトルを取得することでこれらの惑星に大気があるかどうかを教えて、これを追跡します。
水、酸素、二酸化炭素を探すことができます。運が良ければ、酸素とメタンの同時存在など、植生の特徴や強い大気の不均衡など、生命の直接的な兆候が見られることもあります。地球上に植物とメタン生成細菌が同時に存在することへの影響）。
次は何ですか
他の星の周りの地球型惑星を検出し、分光学的に特性評価するミッションは、有用な結果をもたらすさまざまなタイプの地球型惑星を検出できるように設計する必要があります。このようなミッションは現在、NASAによるTerrestrial Planet Finder（TPF）と、欧州宇宙機関（ESA）によるダーウィンによって研究されています。 TPF /ダーウィンの主な目標は、生物学者と大気化学者にデータを提供することです。
TPF /ダーウィンのコンセプトは、太陽系外惑星の居住性を分光学的にスクリーニングできるという仮定に基づいています。このような仮定が有効であるためには、次の質問に答える必要があります。何が惑星を居住可能にするのか、そしてどのようにそれらは遠隔で研究され得るか？生物相が惑星大気のスペクトルに及ぼす可能性のある多様な影響は何ですか？どのような誤検知が予想されますか？ありそうな大気の進化の歴史は何ですか？そして、特に、生命の強力な指標は何ですか？
TPF /ダーウィンは、居住可能なゾーンに地球サイズの惑星（「地球のような」惑星）を含む惑星系の近くの星を調査する必要があります。 TPF /ダーウィンは分光法を通じて、これらの惑星に大気があるかどうかを判断し、それらが居住可能かどうかを確認する必要があります。
ケプラーミッションも2006年10月に太陽軌道に打ち上げられる予定です。ケプラーは、広範囲の星の居住可能ゾーンの近くにある内部惑星の頻度を決定するミッションとして意図されています。ケプラーは銀河系の「近所」にある100,000の星を同時に観測し、各星の周りの「居住可能ゾーン」内の地球サイズ以上の惑星を探します。液体の水が存在する可能性のある、暑すぎず、寒すぎません惑星。
NASAエームズのウィリアムボラッキー氏は、遠くの星を周回する地球サイズの惑星を検出することの難しさを強調するために、太陽の円盤を覆うには10,000地球かかると指摘しています。 NASAの推定によると、発見された惑星のほとんどが地球のサイズとほぼ同じである場合、ケプラーは50の地球惑星を発見し、地球の30％より大きい場合は185の惑星、地球のサイズの2.2倍の場合は640の惑星を発見する必要があるとしていますさらに、ケプラーはそれらの星に近い900近くの巨大な惑星と彼らの親星から木星のような距離を周回する約30の巨大な惑星を見つけることが期待されています。
これまでに発見されたほとんどのガス巨大惑星は、木星が太陽に近づくよりもはるかに星に近い軌道にあるため、4年から6年の任務中に、ケプラーは星に非常に近い惑星の大部分を見つけると信じています。それが真実であることが判明した場合、彼は「私たちは何千もの惑星を見つけることを期待しています。」
現在の方法を使用すると、天文学者は今日、星37ジェムの周りの地球サイズの惑星を検出するのが非常に難しいことに気づくでしょう。ただし、過去の分析では、いくつかの選択肢が除外されています。たとえば、私たち自身の木星や土星のような巨大な惑星は37ジェムの周りを周回しません。これらの研究は、木星の質量の1/10から10倍の巨大惑星が37ジェム近くに存在しないことを示唆しています（0.1から4天文単位、または1つの地球と太陽の距離、AUs内。カミングスら、1999も参照） 。はるかに明るい星に近い薄暗い惑星を見つけるという課題があるため、これまでに見つかったほとんどすべての太陽系外惑星は私たち自身の木星のようで、おそらくガス状であり、親星に近接しているために生命の条件を抱く可能性は低いです。 。
しかし、37ジェム周辺の条件は、金星や地球のようなより小さな内部惑星をサポートするかもしれません。誰も知らない。将来の調査だけが、そのような地球に似た惑星を見つけることができる装置を持っています。
ただし、37 Gemなどの星のモデルは、1つの地球と太陽の距離（1.12 AU）を中心とする（液体の水を含む）地球のような惑星の少なくとも1つの安定した軌道の存在をサポートします。そのような推定惑星は、私たちの太陽系の地球と火星の距離の間を周回します。この未発見の惑星は、将来の研究で検出できる場合、1年は450日以上、または軌道周期は約1.3地球年になります。
地球上の酸素を生成する生命が成立するのに約20億年かかったので、これよりずっと若い星は、生命が複雑な形態に向かって進化するのに十分な時間を持っていなかったでしょう。地球上の生命の進化に必要な数十億年を考えると、科学者は生命がより短い寿命の太陽系でチャンスに立つかどうか疑問に思うかもしれません。より熱く、より大きな星は常に生命を宿す可能性が低いと考えられてきましたが、熱くなりすぎるからではありません。惑星はまだ温暖な気候を楽しむことができ、地球が太陽から遠く離れており、自分の親星から遠く離れた軌道にあります。居住性の最初の問題は、温度ではなく時間の問題です。熱い星ほど燃え尽きる傾向があります—おそらく生命がそこで成長するには速すぎるでしょう。
元のソース：Astrobiology Magazine
