系外惑星探査機ケプラーを語る。

系外惑星探査機ケプラー(ケプラー宇宙望遠鏡)は、NASAが宇宙に設置する望遠鏡である。
10万個以上の恒星を観測して、多くの太陽系外惑星のデータを集める。

2008年5月31日現在、291個の太陽系外惑星が発見されている。
しかし、そのうちわけは木星型の惑星(ホットジュピター)が大部分で地球型の小型惑星は発見されていない。 (出展：PlanetQuest)
従来までの探査技術では、地球型の小型惑星は検出できなかったのだ。

系外惑星探査機ケプラー
出展：Kepler Site

「巨大望遠鏡を恒星に向け、その横にいる惑星を探す」というような発見方法は出来ない。

仮に惑星を持っていたとしても、恒星と惑星では光度差がありすぎて見つけることができないのだ。

そこで、太陽系外惑星の発見方法には、ドップラー偏移法、またはトランジット法を使用する。

もし、恒星の前面を惑星が通過すれば、惑星の影で恒星がわずかに減光する。
惑星は公転しているので、減光は同じ間隔で発生する。
この減光をキャッチして惑星の存在を確かめるのがトランジット法だ。

トランジットによる減光は1万分の1程度だ。
これは、遠方からサーチライトの光を観測して減光を捉え、サーチライトの前面を通過する蛾を見つけるようなものである。
探査機に搭載される受光器も高い検出精度が要求される。
なお、トランジットとは、前面を通過することをいう。

惑星が小さいほど、恒星の減光は目立たない。
このため、小型の地球型惑星は発見しにくいのだ。

系外惑星探査機ケプラーは、検出精度をさらに向上させた受光器を搭載している。
このため、従来では不可能であった小型のサイズの惑星も検出も可能になるという。

トランジットから次のトランジットまでの期間を知らべれば、それがその惑星の公転周期である。
公転周期が分かると軌道半径も算出できる。
減光の量から惑星のサイズも分かる。

このようにして、太陽系外惑星が、ハビタブルゾーンにいるのかどうかが分かるのだ。

系外惑星探査機ケプラーは、個々の地球型惑星の発見を目指しているだけではない。
ハビタブルゾーンにいる地球型惑星が、どれくらいの割合であるのかを調査するのである。

このような惑星が非常に多く発見されたら、地球のような惑星は銀河系内で一般的な存在であると言える。
もし、このような惑星が2、3個しか発見できなかったら、地球は極めて稀な存在と判断できる。

このように、地球のような惑星の存在割合を統計的に把握するために、系外惑星探査機ケプラーは、10万個の恒星をターゲットにするのである。

トランジットが起こるためには、惑星の軌道が恒星の前面を通っている必要がある。
もし観測した恒星が地球型の惑星を持っていたとしても、軌道面が地球の方向から外れていると発見することはできない。

軌道面が地球を向いている確率は、おおよそ0.5%と見積もられている。
地球のような惑星の存在割合を算出するためには、この0.5%を加味すればいい。

系外惑星探査機ケプラーは次のようなミッションを帯びている。

系外惑星探査機ケプラーは、はくちょう座、こと座方面を探査する予定である。
この場所は、黄道から離れているため、太陽光の影響を受けない。
また、カイパーベルトやメインベルトからも離れているため、小型天体が視野を横切る可能性も低い。

参考文献・サイト

2008/03/20