ケプラー: 4,000 の世界とそれ以上、新しい空の地図

革命的な使命

2009 年 3 月に NASA によって打ち上げられたケプラー宇宙望遠鏡は、宇宙に対する私たちの理解を根本的に変えました。ケプラーは、はくちょう座とこと座の間の空の固定部分にある 150,000 個以上の星を継続的に監視するように設計されており、星の前を通過する惑星の小さな痕跡を探しました。前例のない測光精度を備えたこの観測モードにより、多くの場合地球ほどの大きさの数千の太陽系外惑星を検出することが可能になりました。 2024 年までに、ケプラーを使用して 4,000 個を超える系外惑星が確認され、さらに数千個が未確認のままです。

厳密な方法: 通過測光法

このミッションの基本原理は、いわゆるトランジット法に基づいています。つまり、惑星が恒星の前を通過すると、受信する明るさが一時的に減少します。ケプラーはこれらの変動を \(10^{-5}\) 程度の相対精度で測定するため、テルル型系外惑星の検出が可能になります。光の減衰の振幅 \(\Delta F/F\) は、表面の比によって与えられます。 \[ \frac{\Delta F}{F} \about \left( \frac{R_p}{R_\star} \right)^2 \] ここで、 \(R_p\) は惑星の半径、 \(R_\star\) は星の半径です。太陽の前にある地球はわずか 0.0084% の信号を引き起こします。

肥沃な空の統計

ケプラーの視野は空の 0.25% しかカバーしておらず、これは腕を伸ばした手と同等です。しかし、この制限された領域で、ケプラーは巨大ガス惑星から岩石惑星に至るまでの豊富な世界を発見し、そのいくつかは星の居住可能領域にありました。惑星の半径の分布から、太陽系にはほとんど存在しないスーパーアース（地球の半径の 1.5 ～ 2.5 倍）とミニ海王星が予想外に豊富に存在することが明らかになりました。

天の川の惑星地図に向かって

ケプラーの結果により、私たちの銀河に存在する可能性のある惑星の数を推定することが可能になりました。このミッションの統計データによると、太陽型恒星の約 20 ～ 50% がハビタブルゾーンに岩石惑星を保有している可能性があると推定されています。これは、天の川銀河だけでも数百億の潜在的に居住可能な世界に相当します。このように、このミッションは、もはや恒星のみに基づいたものではなく、その惑星系に基づいた新しい天体地図作成の基礎を築きました。

永続的な科学的遺産

ジャイロスコープの故障を受けて、2018 年 10 月にミッションが正式に終了したにもかかわらず、ケプラーのデータは研究を促進し続けています。その後継である TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) 望遠鏡は、そのアプローチを継承していますが、はるかに広い観測範囲を備えています。ケプラーは認識論的な転換点を示しました。彼は惑星が例外ではなく規則であることを確認しました。また、比較惑星学のための堅牢な統計的枠組みも提供し、遠い世界がもはや仮想の対象ではなく、測定された実体である時代の到来をもたらしました。

ケプラーは空のごくわずかな部分しか観測しませんでしたが、それでも何千もの世界を発見しました。これらの結果を外挿すると、私たちの銀河には惑星が溢れており、その中には非常に異なるものもあれば、驚くほど地球に似ているものもあることが明らかになります。この新しい空の地図を作成することにより、ケプラーは私たちと宇宙の関係を大きく変えました。私たちはもはや探求をしません。もし他の世界も存在しますが、いくら、またはそしていつそれらを探索してみませんか？

出典: NASA Exoplanet Archive (2024)、Torres et al. (2015)、ロウら。 (2014)、モートンら。 （2016）、ドレッシング＆シャルボノー（2015）、チェン＆キッピング（2017）、バークレー他。 （2015）、NASA エイムズ。