サイエンスジャーナル

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宇宙

太陽系からわずか40光年先に地球似の惑星を発見!望遠鏡で大気の有無や地球外生命の痕跡も分析

 宇宙に惑星は無数に存在する

 2017年2月22日(日本時間23日の午前3時)、NASAが突然行った緊急記者会見で、地球から約39光年(1光年は約9兆4600億キロ・メートル)先の宇宙で、生命を育む可能性がある7個の惑星が見つかったと発表された。この研究はベルギーやアメリカ、それにアフリカなどの研究者で作る国際共同研究チームがイギリスの科学雑誌、ネイチャーの電子版にも発表された。

 それによると、研究チームは太陽系から、およそ40光年離れた宇宙にある「TRAPPIST-1」と呼ばれる星の周りを、地球と似た大きさと質量を持った惑星が、少なくとも7つ回っていることを突き止めた。

 7つの惑星は、その質量や、「TRAPPIST-1」との距離などから、表面にもし水があれば、凍ることなく液体のままで存在できる可能性があるほか、うち6つは地球のように岩石などでできた固い表面を持っている可能性があるという。


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およそ30億年後、衝突する「銀河系」と「アンドロメダ星雲」は過去にニアミスも?ダークマター理論と矛盾

 銀河系に最も近い銀河

 地球の所属する太陽系...太陽系の所属する銀河系...。銀河系に最も近い銀河は何だろうか?

 それは、大マゼラン星雲(16万光年)、小マゼラン星雲(19万光年)である。どちらも銀河系の伴銀河だ。伴銀河とは、公転する銀河の組で、一方がもう一方に比べて極めて大きい時には、大きい方を「親銀河」、小さい方を伴銀河(または衛星銀河)と呼ぶ。両方が同じような大きさの時には、連星系を形成していると言う。

 独立した銀河となると、アンドロメダ銀河(約250万光年)が近い。アンドロメダ銀河は現在、毎時50万キロメートルの速度で、銀河系に近付いており、やがて衝突・合体すると考えられている。近付くにしたがって速度が増し、30億年程度で衝突、合体にいたる。


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およそ太陽の10億倍!「重力波」の反動で、銀河の外に弾き飛ばされた「超巨大ブラックホール」を発見

 2016年の最大の発見「重力波」

 質量を持つ物体が存在するとその周囲の時空はゆがみ、物体が運動することで時空のゆがみが光速で広がっていく。この「時空のゆがみの伝播=重力波」の存在はアインシュタインが1915年から1916年にかけて発表した一般相対性理論によって予測され、中性子星の連星の合体や超新星爆発、ブラックホールなどから発生すると考えられてきたが、これまで直接検出されたことはなかった。

 その予測からほぼ100年となる2015年9月14日、米・ワシントン州ハンフォードとルイジアナ州リビングストンに設置されているレーザー干渉計型重力波検出器「LIGO」によって、ついに重力波が世界で初めて検出された。

  検出された重力波は、約13億年前に太陽の29倍の質量と36倍の質量を持つブラックホール同士が合体して1つのブラックホールが作られた際、太陽3個分の質量がエネルギーに変換され放出されたものだ。重力波源の方向は特定できていないが、リビングストンではハンフォードに比べて7ミリ秒早く現象が記録されていることから、南半球がわの空域と思われる。


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活動する宇宙!宇宙マイクロ波放射(CMB)を乱す、スニヤエフ・ゼルドビッチ効果(SZE)を史上最高解像度で観測

宇宙空間には何が存在するだろう?

 宇宙空間は、真空で何もないように見えるが、実際は様々なものでできている。星間物質は、気体の星間ガスと、固体の細かい塵である星間塵(宇宙塵)に分けられる。前者は主に水素やヘリウムなどの軽い気体、後者は珪素や炭素、鉄、マグネシウムなどから成る微粒子である。存在比でいうと星間ガスの方が多く、星間塵は星間物質全体の質量の1%程度と少ない。一部の星間物質が濃密に凝集して星雲・分子雲を形成することがあるが、大部分は可視光では観測不能で、赤外線や電波の放射によって観測される。

 星間物質の平均密度は、1立方センチあたり水素原子が一個から数個程度であり、地上の実験室で達成できる真空状態を遙かにしのぐ超高度真空状態である。極めて低い密度ながらこうした物質が全体に存在しており、分子雲などではより密度が高くなっている。

 こうした霞(かすみ)のような物質が集まって、太陽系のような天体集団ができ、それが集まって銀河系をつくり、さらに銀河が集まって銀河団を形成している。その世界の片隅に我々人間も存在する...などということは、日常生活の中でとても想像することはできない。まったく不思議なことだ。


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将来の火星移住、宇宙空間で人体に何が起こるのか?骨密度・筋力低下、授精しにくいことも判明

 火星への移住計画のために

 遅かれ早かれ、人類は宇宙に進出する。将来の火星生活を考えると、半永久的に地球に戻らない人も出てくるであろう。そのための準備は着々と進んでいる。ISS国際宇宙ステーションにおける宇宙飛行士の長期滞在は、そのための準備でもある。宇宙に行くと人体にどのような影響が出てくるのであろうか?

 米航空宇宙局(NASA)は50年以上にわたる有人宇宙飛行の歴史を持ち、無重力空間が人体に及ぼす影響に精通している。だが将来の火星探査を見据えた人体研究プログラム(HRP)ではそのさらに先を行き、宇宙環境が人間の健康やパフォーマンスに与える影響を低減させることを狙いとした研究を行っている。

 火星への6カ月の旅は始まりに過ぎず、乗組員は火星に降り立ち、そこで生活して作業も行うことになる。NASAはその準備のため、国際宇宙ステーション(ISS)に半年交代で宇宙飛行士を滞在させた。スコット・ケリー飛行士にはISSでの1年間の滞在任務を課すなど、宇宙空間が人体に及ぼす影響を調べてきた。


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土星に64個も多数の衛星、中にはUFOみたいな変わった衛星も...NASA探査機が撮影

 土星の衛星

 土星の衛星「タイタン」は望遠鏡で見ても、美しい輪とともにその存在が確認できる。タイタンの特徴は衛星を包む濃い大気と雲であり、表面気圧は地球の1.5倍、大気の主成分は窒素 (97%) とメタン (2%) であることがわかっている。

 大気を持つ衛星は珍しく、他に木星の衛星イオや海王星の衛星トリトンなどが存在するが、タイタンほどに厚い大気を持つものはない。また、タイタンには液体メタンの雨が降り、メタンおよびエタンの川や湖が存在する。

 土星にはこの他に多数の衛星が発見されている。2009年10月までに、64個の衛星(うち3個は不確実)および12本の環(不確実)と6本の隙間が発見されており、2009年5月までに衛星のうち53個が命名されている。


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およそ132億年前、最古の銀河(A2744_YD4)を発見!宇宙誕生からわずか6億年で酸素も星の材料も存在

 最も遠い銀河を発見!

 「最も遠い“銀河団”を発見」という記事をもう何回も見てきたが、今回は、132億光年離れたもの。それだけ観測技術が向上しているのだろう。

 2006年9月、日本の国立天文台などがすばる望遠鏡で見つけた約128億8000万光年先の銀河が「最も遠い銀河」だった。

 2007年7月、欧米の観測チームが発表した「最も遠い銀河」は130億光年の銀河であった。米カリフォルニア工科大と英仏などのチームが、ハワイの米ケック望遠鏡で発見したもの。その方法は光が銀河団などのそばを通る際、巨大な重力で進路が曲がる「重力レンズ」効果を利用したものだった。

 2011年1月には、地球からろ(炉)座の方向に約132億光年も離れた所にある小型の銀河「UDFj-39546284」が、欧米のハッブル宇宙望遠鏡で発見された。これまでに観測された最も遠い銀河より約1億5000万光年遠く、記録を更新した。観測成果は2011年1月27日付の英科学誌ネイチャーで発表された。


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NASAが緊急記者会見、今回は39光年先に7つの第2の地球発見!表面に水、生命の可能性

 NASAが再び「重大発表」の予告

 NASAが時々行う「重大発表」の予告。2015年9月には「火星に水の存在を示す発見」を発表した。その内容は、火星に現在も液体の水が存在することを強く示す根拠の発見だった。一時は、「火星人が見つかったのか」などと期待するツイートが殺到したが、それほど極端な発表はないようだ。

 そんなNASAが2月21日、突如として全世界に向けて驚くべきアナウンスを行った。なんと東部標準時22日の午後1時(日本時間23日の午前3時)より緊急記者会見を開き、重大な発見について報告する予定だという。突然の知らせに世界の科学者や天文ファン、さらにオカルト愛好家たちの興奮も最高潮に達した。

 しかし、アナウンスに記されたいくつかの手がかりから、会見の内容をわずかながら読み取ることができた。ひとつは「系外惑星に関する重大な新事実を発表する」と記された会見の主旨だ。系外惑星とは、太陽系の外にある恒星を周回する惑星のこと。つまり今回の発表は、火星をはじめとする地球にとって(比較的)身近な惑星の話“ではない”ということだった。


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宇宙のリチウムなぜ少ない?「7Be+n→4He+4He」仮説覆す成果!さらに謎が深まった宇宙リチウム問題

 リチウムとは何か?

 リチウム(Lithium)は原子番号 3、原子量 6.941 の元素である。元素記号は Li。アルカリ金属元素の一つで白銀色の軟らかい元素であり、全ての金属元素の中で最も軽く、比熱容量は全固体元素中で最も高い。

 リチウムの化学的性質は、他のアルカリ金属元素よりもむしろアルカリ土類金属元素に類似している。酸化還元電位は全元素中で最も低い。リチウムには2つの安定同位体および8つの放射性同位体があり、天然に存在するリチウムは安定同位体である6Liおよび7Liからなっている。これらのリチウムの安定同位体は、中性子の衝突などによる核分裂反応を起こしやすいため恒星中で消費されやすく、原子番号の近い他の元素と比較して存在量は著しく小さい。

 リチウムは地球上に広く分布しているが、非常に高い反応性のために単体としては存在していない。地殻中で25番目に多く存在する元素であり、火成岩や塩湖かん水中に多く含まれる。リチウムの埋蔵量の多くはアンデス山脈沿いに偏在しており、最大の産出国はチリである。海水中にはおよそ2300億トンのリチウムが含まれており、海水からリチウムを回収する技術の研究開発が進められている。世界のリチウム市場は少数の供給企業による寡占状態であるため、資源の偏在性と併せて需給ギャップが懸念されている。


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世界初!太陽系に一番近い系外惑星「ケンタウルス座のプロキシマb」に探査機を送る方法とは?

 太陽系に最も近い恒星をまわる惑星発見

 2016年8月、英国のクイーン・マリー大学などからなる国際研究チームが、太陽系に最も近い恒星である「プロキシマ・ケンタウリ」に、生命が生存できる環境の可能性のある惑星「プロキシマb」を発見したと発表した。太陽系とプロキシマ・ケンタウリとの距離は4.37光年で、これほど近くの恒星に惑星が発見されたのは初めてのことだ。

 「プロキシマb」が、水や大気の有無も含めてどのような星であるかは、まだ謎に包まれている。将来、E-ETLやジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などを使った観測で、さらに詳しいことがわかると期待されているが、最終的には探査機や有人宇宙船が訪れ、直接探査を行うことになるだろう。

 しかし、いくらプロキシマbが太陽系に最も近い系外惑星だとしても、4.37光年(約40兆km)も離れた場所に行くのは簡単ではない。


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感動!「地動説」は正しかった!太陽系外の恒星を回る4惑星、貴重な動画を公開!直接観測できる系外惑星

系外惑星を直接観察

 系外惑星とは、太陽系以外にある惑星のこと。地球が存在するのだから、太陽系以外にも系外惑星が存在するのではないかという考えは、16世紀にはジョルダーノ・ブルーノにより主張された。しかし、当時はあくまで想像の産物であり、フィクションの域を出なかった。

 観測技術が発達し、実際に探査の試みがなされるようになるのは、1940年代からである。現在認められている初の発見は、最近のことで1993年に発見されたPSR B1257+12というパルサーをめぐる3つの惑星であった。ポーランドの天文家、アレクサンデル・ヴォルシュチャンによって発見された。

 そして2008年9月、太陽系外の惑星とみられる天体を、カナダ・トロント大のチームがハワイのジェミニ天文台の望遠鏡で撮影に成功した。これまで、太陽系外惑星を直接撮影したことはなく、これが世界初の快挙だった。


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宇宙空間に漂う、スペースデブリ(宇宙ごみ)を除去せよ!アルミ製の漁網でとらえ電流を流し大気圏に落とす

 まるで弾丸「宇宙ゴミ」を除去せよ

 スペースデブリ(space debris)とは、宇宙ゴミのこと。なんらかの意味がある活動を行うことなく地球の衛星軌 道上〔低・中・高軌道〕を周回している人工物体のことである。宇宙開発に伴ってその数は年々増え続け、対策が必要となっている。

 旧ソ連がスプートニク1号を打ち上げて以来、世界各国で4,000回を超える打ち上げが行われ、その数倍にも及ぶデブリが発生してきた。多くは大気圏へ再突入し燃え尽きたが、現在もなお4,500トンを越えるものが残されている。

 これらスペースデブリの総数は増加の一途を辿っているうえ、それぞれ異なる軌道を周回しているため、回収及び制御が難しい状態である。これらが活動中の人工衛星や有人宇宙船、国際宇宙ステーション(ISS)などに衝突すれば、設備が破壊されたり乗員の生命に危険が及ぶ恐れがあるため、国際問題となっている。


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天の川を撃ち抜く超音速弾丸!正体は浮遊ブラックホールの可能性!ブラックホールは宇宙に無数存在する

 ブラックホールは宇宙にどのくらい存在するか?

 宇宙の謎の一つ、ブラックホールはどこにどのくらいあるのだろうか?銀河の中心(バルジ)にあるというのは、わりと知られていると思うが、それ以外は?

 銀河中心にあるものは、有名でしかも大重量だから見つけやすい。だが、最近X線天文学で、スーパールミナスX線源(超明るいX線源)といって、銀河の円盤の真ん中ではなく、端っこにあるものが発見されている。

 いろんな説があるのだが、1つは質量が、太陽質量の数100倍から数千倍くらいの、銀河中心のものから比べたらかなり小さめのブラックホールがあって恒星質量ブラックホールより大きく超巨大ブラックホールよりは小さい「中間質量ブラックホール」と呼ばれ、何か物が吸い込まれる時にX線を放っていると考えられている。


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JAXA小型ロケット「SS-520」4号機打上げ失敗!民生部品が原因?従来の約1/10、低コスト化(5億円)は実現するか?

 JAXA小型ロケットSS-520とは何か?

 JAXA小型ロケットは、観測用ロケットであり、科学観測・実験のために弾道飛行を行うロケットである。英語ではサウンディングロケット(sounding rocket)である。

 観測ロケットは通常、高度50kmから1500kmへ打ち上げられる。気球の最高到達高度(40km)よりも高く、人工衛星の最低軌道(120km)よりも低い圏内を調べる時に用いられる。ブラックブラントXおよびXIIでは到達高度はそれぞれ1,000kmと1,500kmに達し低周回軌道投入も可能である。観測ロケットにはしばしば余剰の軍用ロケットが用いられる。

 SS-520は宇宙航空研究開発機構(JAXA)傘下の宇宙科学研究所(ISAS)が開発し運用する固体燃料のロケットで、基本形の2段式の観測ロケットはJAXA最大の観測ロケットである。派生型の3段式の超小型衛星打上げ機は世界最小のローンチ・ヴィークル(宇宙ロケット)になる。


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ついに!謎の高速電波バーストの発生源(FRB 121102)を特定!30億光年の彼方にある矮小銀河から届く

 高速電波バースト(FRB)とは何か?

 電波望遠鏡で夜空を観測していると、継続時間がわずかに数ミリ秒(1ミリ秒=1/1000秒)という極めて短い謎のフラッシュ現象が起きている。その頻度は、全天で1日あたり数千回も起きていると言われている。これを「高速電波バースト(Fast Radio Burst=FRB)」という。

 その正体は全く不明で、その距離すら、地球大気で発生しているのか、宇宙論的な遠距離なのか、皆目わからない状況だった。一般に天文学で難しいのは天体までの距離を決めること。距離がわからないと、天体が放つエネルギーの大きさも全くわからないため、まずは距離を決めることがその天体を理解する第一歩である。

 さまざまな波長における高性能望遠鏡のおかげで天文学が大きく発展している今日、このように距離すら全くわからないという「謎の天体現象」は他にない。これまで、FRBの直接的な距離測定はなされていなかったが、実はFRBの電波の特徴から距離が推定されていた。FRBからの電波は、波長の長いものほど遅れてシグナルが到着する。


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宇宙ガンマ線背景放射では「ダークマター」の証拠発見されず?「エントロピック重力理論」に注目

 ダークマターの証拠未だ発見できず

 ダークマター(暗黒物質)とは、宇宙に存在すると考えられている、光などの電磁波で観測できない未知の物質を指す言葉である。2013年に公表された観測結果によると、宇宙全体のエネルギー密度のうちダークマターは約27%を占めている。さらにダークエネルギーと呼ばれる未知のエネルギーが約68%あり、私たちの知っている通常の物質は約5%でしかない。その正体はいまだ謎に包まれている。

 最有力候補とされているのが超対称性理論によって予言されているニュートラリーノという粒子。ニュートラリーノはマヨラナ粒子(粒子と反粒子が同一であるフェルミ粒子)であり、ニュートラリーノ同士が衝突・対消滅を起こして電子・陽電子対やガンマ線を生成する反応が起こっていると予測されている。

 今回、宇宙全体で観測される宇宙ガンマ線背景放射を分析したところ、それがダークマターのものであるという証拠が得られなかった。つまり、ニュートラリーノ同士が衝突・対消滅を起こして電子・陽電子対やガンマ線を生成している...という証拠は未だに観測されていない。


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2017年の天文現象 元日に「うるう秒」、1月しぶんぎ座流星群、8月8日部分月食、12月ふたご座流星群など

 元日に「うるう秒」午前9時前に1秒調整

 世界の標準時を地球の自転に合わせるため、1日を1秒長くする「うるう秒」の調整が、1日午前9時前、1年半ぶりに行われた。

 「うるう秒」は、地球が自転するスピードがわずかに変わることで生じる時刻のずれを調整するため、1日の長さを1秒長くするもので、1日に1年半ぶりに世界で同時に実施された。

 日本の標準時を管理している東京・小金井市の情報通信研究機構には、調整の瞬間を見ようと、家族連れなどおよそ400人が集まり、大きなデジタル時計を前にカウントダウンを行った。


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何と本当はダークマターも重力も存在しないかもしれない? 「エントロピック重力理論」と観測データが一致!

ダークマター存在せず? - 「エントロピック重力理論」と観測データが一致

 「重力もダークマターも実在しない。幻想である」物理学者が宇宙の定義を完全に覆す理論を提唱している。科学革命が起きるのだろうか?

 ニュートンが万有引力の法則を見出して以来、“重力”は宇宙の厳然たる事実として誰もが受け入れてきた。しかし、ここにきて人類の世界観が大きく変わろうとしている。なんと、「重力もダークマターも実在しない」という驚愕の理論が実証されたという。

 ライデン天文台(オランダ)の天文学者マーゴット・ブラウワー氏らの研究チームは、宇宙における重力分布の測定データを分析し、「エントロピック重力理論(ヴァーリンデ理論)」と一致する結果を得たと報告した。


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反物質の謎に迫る観測成果!「反ヘリウム」を宇宙空間(ISS)で検出か?「反水素」の吸収線スペクトルを観測

 2種類の反物質を観測 謎は解けるか?

 反物質(antimatter)というと、質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。

 宇宙の誕生時、物質と反物質は同数あったと考えられる。しかし現在の宇宙には物質が大量にあり、反物質はほとんど存在しない。「消えた反物質」は物理学の謎で、物質と反物質には「電気以外に異なる性質がある」という説があるが、反物質は物質と触れると消滅するため検証が困難だった。

 また、物質と反物質が衝突すると対消滅を起こし、質量がエネルギーとなって放出される。これは反応前の物質・反物質そのものが完全になくなってしまい、消滅したそれらの質量に相当するエネルギーがそこに残る 。1gの質量は約 9×1013(90兆)ジュール のエネルギーに相当する。


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真空は真の空ではなかった?未発見の量子効果「真空の複屈折」を中性子星の周りで初観測!ハイゼンベルグが予言

 真空は本当に何もない状態か?

 真空とは何だろうか?古典論において、真空は「何も無い状態」である。しかし、本当に何もない状態があるのだろうか?量子論における真空は、決して「何もない」状態ではない。例えば常に電子と陽電子の仮想粒子としての対生成や対消滅が起きている。

 また、最近ではヒッグス粒子がこの世界を一様に覆っているため「質量」が存在することが証明されたが、そう考えると、真空中でもヒッグス粒子は存在する。 ポール・ディラックは、真空を負エネルギーを持つ電子がぎっしりと詰まった状態(ディラックの海)と考えていたが、後の物理学者により、この概念(空孔理論)は拡張、解釈の見直しが行われている。

 今回、強力な磁場を持つ超高密度天体である中性子星の観測から、80年前に予測された量子効果「真空複屈折」の証拠となる現象が初めて観測的に示されたとする研究成果が発表された。


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