Micha クラシックとリュートの楽しみ

クラシック音楽とリュート、自然・科学の話など

「地球外生命発見」:そう甘くない; ≪追記あり≫  

14日未明のNASAの発表だが、思った通り、目新しいものは何もなかった、
予告が大袈裟すぎる;
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エンケラドゥス NASA JPL
土星探査機「カッシーニ」がエンケラドゥスの噴水中に水素分子が豊富にあるのを確認した、くらいか;原始的な古細菌の食糧としてH2は必要であり、海底熱水噴出孔の存在も示すらしい、これで生命存在の可能性が(若干)高まったとのことだ。
nasa esa
動画:NASA Ingredients for Life at Saturn’s Moon Enceladus
なお海底に熱水噴出がある可能性は2015年の時点で、東京大の関根康人准教授らが当時のカッシーニの探査データからすでに予測しており【鉱物の粒子、ナノシリカが検出された】、TV番組でも紹介された。

地球での生命誕生の場所が海底熱水噴出孔付近だったと仮定すれば、エンケラドゥスやエウロパにもあり得るかも知れない。地球の海底熱水噴出孔周りの生態系を見ると、まず生態系の底辺として水素、硫黄などを餌とする太古の嫌気性(酸素呼吸しない)細菌が多いようだ、
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古細菌
しかし地球の場合、貝類、チューブワーム、エビやカニ、魚類など賑やかな生態系を成す進化した生物達もいる、今は深海の低酸素状態に適応しているが、元々は太陽光の届く浅い海で、光合成生態系に属していた酸素呼吸の生物だ。
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エンケラドゥスにもし居るとしても低エネルギーで生きる嫌気性の古細菌レベルまでかもしれない(それでも見つかれば史上最大の発見だが)、地球の生命の多くは酸素呼吸で活動的になり、生存のために自然淘汰や進化が促進されたと思うが、氷の下の暗い海だけでは進化を促す要素がないかもしれない?酸素呼吸以外にも高い活動エネルギーを得る手段があれば別だが。

追記:NASAが10年以内に地球外生命の確実な証拠を見つけられるか?もし賭けをするなら、
見つからないほうに賭けます^^;
生物が棲めそうな環境だけは探し続けているが、そこにどのように発生するのか、生物学的な考えが見えてこない;

関連過去記事:
エウロパとエンケラドゥス
天体と生命Ⅱ
天体と生命
潮の満干
熱水噴出孔

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ダークエネルギーは存在するのか?  

現在の宇宙は加速的に膨張を続けていることは、Ia型超新星の観測でわかっている。またこの膨張には空間を押し拡げる、重力とは逆の力が必要で、「ダークエネルギー」の存在が定説となっている。この正体不明のエネルギーの特徴は空間が拡がっても薄まることなく、逆に、ダークエネルギーが自然に増えた結果、空間が拡がっているとも言える。
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4月4日(Astro Arts)の情報では、ハンガリー・エトヴェシュ・ロラーンド大学のGabor Racz氏らが「コンピュータシミュレーションによって、時間の経過に伴う宇宙の構造の変化を研究し、ダークエネルギーの存在がなくても宇宙の加速膨張が説明できる可能性を示した。」というニュースがあった。宇宙の銀河分布に見られる立体網目のような大規模構造が示すように宇宙の物質分布には局所的にムラがあり、密度の高い部分に銀河が集まっている、こうした構造進化をミュレーションして、場所により宇宙の膨張率が異なるモデルを構築した、論説の詳細はわからないが、このモデルではダークエネルギーを必要とせず、宇宙全体の加速膨張の様子を説明できるというものだ、ダークエネルギーのモデルより少し加速の度合が高い。
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画像拡大
3つの宇宙モデルにおける宇宙膨張の様子、各点が銀河団のような構造を表す、(赤)ΛCDMモデル(ラムダ・コールド・ダークマター・モデル:広く受け入れられている、ダークエネルギーで加速膨張する宇宙モデル)、(青)Averaモデル(今回提唱された、ダークエネルギーの必要性を削除した加速膨張する宇宙モデル)、(緑)アインシュタイン・ドジッター宇宙(ダークエネルギーがない膨張宇宙モデル)・・資料:Istvan Csabai et al.
天動説の「地球が中心にある」と仮定した計算法で天体の動きを説明できたことから、長く定説であったように、「ダークエネルギーがある」というのも、同様の仮定にすぎないのか・・?
ここで思い出すのが、宇宙誕生の話である、誕生した超ミクロの宇宙を一瞬にして膨張させ、ビッグバンを引き起こしたインフレーション理論に登場する「真空のエネルギー」はダークエネルギーと同一のものと考えられるが、過去記事:「空間と時間は一体」で取り上げたカシミール効果の実験では、真空のエネルギーの存在を示しており、空間そのものがエネルギーを持つと考えられる、これとの関連はどうなるのか?また新しい情報に注目したい。

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category: 宇宙・天体

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オリオン大星雲の花火(原始星の衝突か)  

最もお馴染みで肉眼で見えるオリオン大星雲(M42)は我々から1500光年離れ、天の川銀河では外側方向にある、m
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オリオン座
このように星間ガスや塵の集まった場所では新しい星が多数生まれつつあり、HSTによってその現場(原始惑星系円盤)も捉えられている。狭い領域に多数の星が集団で生まれるため、原始星同士、重力で接近し衝突やニアミスも起きると考えられる、オリオン大星雲のほぼ中央には「トラペジウム」と呼ばれる、若い巨星の集まりがあるが、
M42.jpg
上画像、①のHSTによる可視光画像では星雲内部の様子は隠れて見えない、②はすばる望遠鏡による赤外線画像で、ある程度透過して見ることができる、トラペジウムの右上になにか爆発によって拡がったようなガス雲が以前から見つかっていた、「オリオンKL」と呼ばれる。③拡大して見ると、やはり爆発現象と見るしかなさそうだ。
米・コロラド大学のジョン・バリー氏の研究グループはアルマ望遠鏡を用いてオリオンKLを観測し、爆発によって差し渡し1光年にも飛び散った物質を高感度、高解像度で捉えた。オリオンKLが巨大な原始星同士の衝突による爆発らしいことがより鮮明になった。ガス内の一酸化炭素分子の運動速度(秒速150km以上)と拡がりで爆発のエネルギー量が導かれたが、太陽が1000万年かけて放出する量になるらしい。
M42 b
アルマ望遠鏡とジェミニ南望遠鏡で撮影したオリオンKLの合成画像、アルマでとらえた一酸化炭素ガスの分布と動きを色で表現しており、近づく方向に動くガスを青、遠ざかる方向に動くのを赤で表している。多くの細長いガスの筋が中心から等方的に花火のように広がっている。
この爆発はおよそ500年前に起きたと推定されている。また珍しい現象ではなく、星が多く生れる星雲内ではあり得るとのこと。こうした爆発で周囲のガス雲が吹き飛ばされ、星形成が制限されるらしい、残った星達で散開星団が作られ、いずれは散逸していくと思われる。

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系外惑星「プロキシマb」の環境予測  

M型星(M型主系列星)という呼び名をよく耳にするが、「M型」はスペクトルの分類で、赤色矮星のことだ。質量は最小で太陽の8%、表面温度2500~3900℃で、恒星の大部分はこのような小さな星らしい、m
h r
HR図
核融合がゆっくり進むので、宇宙年齢138億年より寿命が長く(数百億~数兆年)、一生を終えたM型星はまだ存在しない。またM型星の特徴として、活発なフレア(表層爆発)を起こすものが多く、ハビタブルゾーンは中心星に非常に近いため、紫外線やX線などが強烈に降り注ぐと考えられる、(*これら電磁波が大気に厚いオゾン層を作るという、生命に有利な一面も考えられるらしい)因みにM型星の「りょうけん座DG」で観測されたフレアでは太陽で起きた最大フレアの1万倍に相当するX線量だったそうだ。
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りょうけん座DGのフレア想像図(NASA)

前にも話題にした、地球に最も近いプロキシマ・ケンタウリに、地球と同サイズと思われる惑星「プロキシマb」が見つかっているが、
proxima b
プロキシマb 想像図
太陽系とプロキシマ惑星の軌道比較図
ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのCecilia Garraffo氏らの研究により、プロキシマbの環境が浮び上ってきた、
中心星からの恒星風の圧力は地球が受ける太陽風の圧力より1000倍~1万倍と見られ、恒星風の圧力は極めて不均一で、プロキシマbの大気は1日(?)に3倍も縮んだり膨らんだりするらしい、よって大気中では超音速の風が吹くとみられ、これは惑星が潮汐ロックされているとしても、夜側まで激しい気候になりそうだ、(気象的に厳しくなりそうな気はしていた;)
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お馴染みの想像図、激しい風が吹いているとすればこんな穏やかな景色ではないだろう。
フレアに加え、これだけでも地球型生命を想定すると極めて過酷と思われるが、単にハビタブルゾーンに位置するだけで、簡単に生命は期待できない、これは仮に水があった場合、液体になり得る距離だというだけで、惑星上の水が少なく全球砂漠でもいけないし、多すぎて全球が海でもだめかもしれない、生命誕生の過程として乾燥も必要という説があり、確かに有機物が濃縮、結合するのに必要かと思える。

系外惑星に関しても、刻々と新情報が入ってきて、ちょっと前の記事が古くなる;
過去記事:
惑星"プロキシマb"に海があるかも?
赤色矮星とアイボール・アース
最も近い「ハビタブル惑星」発見

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飛び出した超大質量BH  

極めて遠方にありながら強い電磁波を放ち、明るく見える活動銀河核を*クエーサーと呼び、中心には超大質量ブラックホールがある。
*クエーサー:100億光年前後の極めて遠方にあるにも関わらず明るく観測される活動銀河核で、中心には超大質量BHがあるとみられ、初期宇宙の豊富なガスや塵を取込み、狭い領域から強い電磁波を出し、数日~数週間、あるいは数年の短期間に明るさを変えるものがある。天の川銀河や近傍(現在)の銀河も宇宙初期ではクエーサーの段階を経ていると考えられる。

米・宇宙望遠鏡科学研究所がHSTでやまねこ座80億光年にあるクエーサー3C 186を観測したところ、このクエーサーは母銀河の中心から3万5000光年外れた位置にあるとわかった。
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3C 186 資料:NASA, ESA, and M. Chiaberge (STScI/ESA)
通常は銀河の中心にあるはずだが、これは2つの銀河が合体した際、それぞれが中心に持っていた大質量BHも合体するが、その前に互いを周りながら接近し、重力の波が生じる、BHに質量差があると重力波の方向に偏りがでる、両BHが合体した瞬間、強く重力波が放出された方向と反対方向に弾き出される、
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資料:NASA, ESA/Hubble, and A. Feild/STScI
動画:Hubble Detects a Rogue Supermassive Black Hole
つまり重力波が推進力となり、クエーサー3C 186は時速750万km(秒速約2000km)で高速移動している、超大質量BH同士の合体もありうる証拠として考えられている。これも物質が狭い領域に集中していた初期宇宙ならではの現象だろう。
今後、アルマ望遠鏡で詳細な観測が行われる見込み。

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星団の中の若すぎる星  

宇宙・天体の話題は少し日が経つとネタが古くなってしまいます;

"3月10日、豪・電波天文学研究国際センターのBi-Qing For氏らの研究チームは、天の川銀河から16万光年離れたところにある隣の矮小銀河、大マゼラン雲の星々について、星団の位置と数千個もの若い星の位置とを照合した。そして、同じ星団に属していながら、他の星よりもはるかに若い星の候補を15個発見した。(AstroArts)"というニュースがあった。
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大マゼラン雲 可視光画像(矮小銀河だが、僅かに渦巻き構造がある)
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赤外線天文衛星「スピッツァー」がとらえた大マゼラン雲
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上の「スピッツァー」画像のの部分のクローズアップ
資料:NASA/JPL-Caltech/M. Meixner (STScI) & the SAGE Legacy Team

まず「星団」についておさらいすると、天の川銀河内にも多くみられる散開星団はガスや塵が集まった一つの星雲の中で集団で生れた星々だが、初期宇宙では銀河の合体が頻繁だったので、星間ガスが大量に圧縮され、密集度の非常に高い星団もできたと思われる、現在銀河を周回している球状星団は100億歳以上の古い星ばかりで、そんな時代の生き残りが重力の束縛で散らばることなく存続している、という説は自然だと思う。規模の小さい星団は銀河を周回中に銀河の重力で引き離され、銀河に取り込まれていったと考えられる。

大小マゼラン雲は銀河合体の経験がない?と見られ、星の材料となるガスや塵が豊富にあり、現在も星形成が活発で、球状星団を思わせるような星が密集した散開星団もみられる、
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散開星団 NGC265 (大マゼラン雲)
同じ星雲の中では兄弟として誕生した星達のはずだが、今回の観測で同じ星団の中に極端に年齢の離れた若すぎる星が発見された。同じ星団でも恒星は大小様々な大きさで生れる、マゼラン雲は材料が豊富な分、巨星も生まれやすいと思われるが、巨星は寿命が桁違いに短く、爆発してしまう、このまき散らされた材料で星団の纏まりが散逸しない間に次の世代の星が生まれているのではないか、と今回の分析から推測されている。
関連過去記事:エディントン限界  球状星団の卵?:「爆竹分子雲」

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ALMAがとらえた「ペガスス座LL星」  

太陽の8倍以下の恒星は超新星爆発に至らず、晩年は赤色巨星となって、周囲にガスを放出、中心星からの強い紫外線によって、一時的にガスが輝き、見事な*惑星状星雲の姿を見せる、やがて星雲は散逸し、中心には暗い白色矮星が残る、とここまではよく知られる。また惑星状星雲は球状に近い形や砂時計のような双極型、また形状が複雑で謎のあるタイプも多い。m
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左)NGC1501  右)MyCn18 撮影HST
太陽のような連星ではない単独星は球状の星雲になると考えられ、双極型は連星系のもう1つの星の影響で作りだされる。
*惑星状星雲という呼び名は、その昔、W.ハーシェルが発見した天王星と似た丸い姿に見えたことに由来し、実態を現す意味はない。

アルマ望遠鏡が威力を発揮した、また新たなニュースがあった。
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ペガスス座LL星(アルマ望遠鏡撮影)
台湾中央研究院天文及天文物理研究所のHyosun Kim氏らの国際研究チームは、約3400光年の距離にある赤色巨星「ペガスス座LL星」をアルマ望遠鏡で観測した。ペガスス座LL星は直径が太陽の200倍以上に膨らんで盛んにガスを放出しており、惑星状星雲になる直前の段階にあり、中心の赤色巨星を連星のもう1つが周り、放たれたガスに溝が作られながら拡がっていくので渦巻きができる、その様子を電波観測で詳細に捉えた。観測画像とシミュレーションとの比較の結果、連星の軌道が細長い楕円の場合、この渦巻き形になるらしい。
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左)ハッブル宇宙望遠鏡が2010年に公開したペガスス座LL星の画像(資料: ESA/NASA & R. Sahai)
右)今回アルマ望遠鏡が観測したペガスス座LL星(資料: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Hyosun Kim et al. )

動画→アルマ望遠鏡の観測画像に基づくシミュレーション
(*天体力学に基づくシミュレーションはほぼ正確な予測をしてきた実績がある)

じつはこの前にもアルマ望遠鏡はちょうこくしつ座R星でも同じような渦巻きをもつ初期段階の惑星状星雲を観測していた。ここでもESOによる立体動画などが公開されていた。
tyokokusitu R
ちょうこくしつ座R星
参考:シミュレーション動画1動画2
(動画1は立体をスキャンした様子、動画2は時間的進化のシミュレーション)
こうした観測データはガスに隠された連星の性質、中心の年老いた星の姿を解明する手掛かりとなるらしい。また初期段階にある、こうした惑星状星雲がよく見られる双極型になっていくのか、興味あるところ。

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超新星「1987A」 出現30周年  

超新星は恒星界の中でも、"人間時間"でその劇的変化が見られる、数少ないスケールの大きな現象である。1987年の最初に発見された超新星1987Aは、1987年2月23日、大マゼラン雲(16万光年)内のタランチュラ星雲の端に現れた、人類が高度な観測技術を持つようになって初めての肉眼で見える超新星で、400年ぶりであり、爆発からその後の経緯を初めて詳細に観測できた、1987Aには他の銀河内で発見されてきたタイプとは異なる特徴があった。普通、超新星爆発は年老いた赤色巨星ばかりだと考えられていたが、1987Aの爆発前の写真から、爆発した星を特定したところ、太陽の20倍ほどの質量があり、青く輝いていた、これは何故か?1987A
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*右が爆発する前に撮影された恒星
爆発前は2つの星が周り合う連星だったらしい、寿命を迎えた巨星が膨らんでもう1つの小さな星と合体し、高温の青色巨星となり、その際に周囲にガスを放出して、リングが取り巻き、上下方向にもガスが拡がっていた。
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爆発後はガスリングの箇所に1つ、2つ、と真珠玉のように輝く光点が現れ、次々増えていった、これは光の1/10程の速度で拡がった爆風(衝撃波)が、リングへの到達が早かった順にガスを熱して輝きだし、2003年にはほぼリング一周に至った。
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*最新の撮影と合わせ、22年間の変化となる、中心のガスと塵の雲も拡がる様子がわかる
また中央のリングのほかに、2つの大きなリングが見え、全体に"鼓"のような姿に見える、
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*これも過去に放たれた双極方向のガスが紫外線を受けて光っている。

SN 1987A発見30周年を記念し、NASAのハッブル宇宙望遠鏡(HST)、X線天文衛星「チャンドラ」、そしてアルマ望遠鏡による観測データを合わせた画像が公開された。ガスリングの直径は約1光年、
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合成画像:(赤)アルマ望遠鏡によるサブミリ波観測、新たに作られた塵の存在を示す。(緑)HSTによる可視光線観測、爆発した星からの衝撃波が超新星の周囲に広がる物質のリングに衝突していることを示す。(青)チャンドラによるX線観測、高温のガスを示す。
(資料:NASA, ESA, and A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)
アルマ望遠鏡の観測で大量の固体の塵が出来ていることもわかり、量にして地球20万個分と見られている。地球のような岩石惑星、あるいは巨大ガス惑星の核となる材料の多くが超新星爆発で作られるのがこの観測でも確かめられた。

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星が誕生する冷たい場所  

宇宙や科学に関して、記事をまとめている最中にも次々新発見の情報があって、追いつかない; 2、3年も前だったら、まるで見当もつかなかったことが明らかになってきている。

今日は新発見の先導役、アルマ望遠鏡のサイトより、
ほうおう座の方向、57億光年の距離にある「ほうおう座銀河団」の中心にある、活動銀河の銀河核周辺のガス分布を捉えたところ、中心の超巨大BHから噴き出される双極ジェットが上下方向に超高温の希薄なガスの泡構造を作っているのがわかった、またこの超高温のジェットの根元付近を取り囲む低音のガスの分布があることもわかった。
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ほうおう座銀河団の合成画像:青はチャンドラX線宇宙望遠鏡が捉えた高温ガスの分布、上下の暗い部分が特に高温で希薄となった泡構造、オレンジがアルマ望遠鏡が捉えた低温ガスの分布、背景はHSTによる画像。

ガスというのは高温になるほど分子の動きが活発化して膨張し、低音になると収縮する、高温のところではガスが拡散するので星は生れにくい、星が生れるには低温でガスが集まる場所が必要だ、強い熱源のある活動銀河に多くの星があることと矛盾していたが、今回、星を形成しやすい低温ガスの分布域が見つかった。
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この低温ガスは星形成の材料となり、超巨大BHのエネルギー源にもなる、
研究者であるブライアン・マクナマラ氏(カナダ・ウォータールー大学)は、「今回観測した超巨大ブラックホールは確かにガスを噴き上げて泡状構造を作りだし、周囲のガスを加熱しています。しかし同時に、十分なガスを冷やしてもいたのです。」と語ったそうだ。
どのように冷やされるのか、以下は推測だが"冷やす"といえばこれしか思いつかない;
ガスを圧縮したスプレー缶から噴射を続けると、缶が冷たくなってくる、圧縮ガスが放出されると熱を奪っていくからで、冷蔵庫やエアコンも同じ原理だが、これと同じことが中心の巨大BH付近で起きている、ということかも・・

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「TRAPPIST-1」に7つの地球サイズ惑星発見  

系外惑星といえば、先日書いた恒星「HR 8799」を周る惑星のように直接観測可能なものもあるが、これらは明るく見える木星サイズ以上で、仮にこの恒星に地球サイズの惑星があったとしても、暗過ぎて掻き消されてしまう、よって、地球サイズの惑星探しは中心星が暗い赤色矮星で、今のところトランジット法の観測が中心となり、惑星が横切る減光の度合いから大きさ、減光の周期で公転周期がわかる。
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2月22日のニュースで、NASAがみずがめ座39光年にある極めて小さい赤色矮星TRAPPIST-1に地球サイズの惑星を7つ発見したと発表、昨年の5月に3つは確認されていたが、今回、ヨーロッパ南天天文台VLTとNASAのスピッツァー宇宙望遠鏡で新たに観測された、すでにWikipediaの記事も更新されている。赤色矮星TRAPPIST-1は直径が木星より僅かに大きいだけの恒星としては最小クラスで、7つの惑星は全て、太陽系の水星よりずっと内側にあたる軌道を周っている、ミニチュアのような惑星系だ。
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太陽系との軌道比較図(NASA/JPL/Caltech)
内側からTRAPPIST-1 b~hと符番される、このうち、e、f、g、の3つはハビタブルゾーンになるそうだ。
*面白いのはNASAが作成した、各惑星の多様な想像図、いつもながら具体化された想像図だが、根拠をもつ可能性の1つとして受け止めればよいだろう、
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拡大→NASA想像図(NASA/JPL/Caltech)
(符号のaは中心星に与えられるので惑星はbから始まる)
bは中心星に最も近く、軌道がいくらか楕円であったら木星のイオに似た火山惑星かもしれない、ハビタブルゾーンにあるのはe~gだが、eとfは水を湛えている、
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TRAPPIST-1 f
fはまさにアイボールアースで大きさは地球とほぼ同じ、hは氷に亀裂の入ったエウロパ、又はカロンに似ているといったところか、今は想像するのが楽しい^^
太陽系と違うのは中心星が極めて長寿であることと、惑星は潮汐ロックがかかった状態と見込まれる点だが、やがてJWSTほか次世代望遠鏡で、解明されてくるかもしれない、
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TRAPPIST-1 fからの『日の出も日没もない』眺め、想像図(NASA/JPL/Caltech)
太陽系の惑星や衛星も個性豊かだが、想像もつかない変な惑星の存在も期待したい(笑)
ご覧いただき、ありがとうございました。

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