エイリアンが私たちを見ている場所|天文学

誰かに見られているような気がしたことはありませんか?彼らはそうかもしれません。通りの端にある変な隣人について話しているのではありません。

この夏、コーネル大学のカールセーガン研究所とニューヨーク市のアメリカ自然史博物館で、同僚のジャッキーファハティと私は、過去 5,000 年間に地球を見た可能性のある太陽系の近隣に 1,715 個の星を特定しました。星々の魅惑的な重力ダンスの中で、これらの星々は地球を見つけるのにちょうどいい場所にいることに気づきました。これは、淡い青色の点が太陽の光の一部を彼らの視界から遮っているからです。これは、ほとんどの系外惑星が他の星を周回しているのを見つける方法です。彼らの星の光が一時的に暗くなっていることを発見しました。

好奇心旺盛な存在がいる地球にとって、完璧な宇宙最前線の席は非常にまれです。しかし、私たちが持っているのとほぼ同じ技術があれば、1,715 の星のうちの 1 つを周回する惑星にいる名目上の好奇心旺盛な異星人は、私たちを発見できたはずです。彼らは私たちを知的生命体だと認識していたでしょうか?

私たちは皆、毎晩宇宙のダイナミクスを観察しています。私たちの太陽を含め、星が昇ったり沈んだりするのは、地球が豊かな恒星のタペストリーの中で自転しているためです。地球は太陽の周りを公転しているため、私たちの夜空は一年を通して変化します。私たちが星を見るのは、太陽の光が当たらない夜だけです。太陽の周りを回っている間、私たちは反太陽方向にのみ最も明るい星をちらりと見ます。このように、季節ごとに異なる星を見ることができます。

何千年も観察できれば、夜空に繰り広げられるダイナミックな宇宙のダンスを見ることができます。しかし、代わりに、欧州宇宙機関の GAIA ミッションとコンピューターからの最新データを使用して、目の前の時間を早送りし、数十年をほんの数分で展開することもできます。私たちは星の光しか見ることができませんが、これらの星のうち 4,500 個以上が単独ではないことがわかっています。彼らは太陽系外惑星をホストしています。数千の追加信号は、私たちの宇宙の地平線上にさらに多くの新しい世界があることを示しています.

天文学者は過去 20 年間にこれらの太陽系外惑星のほとんどを発見しました。これは、ある惑星が恒星の周りを旅する途中で偶然に私たちの視線を横切ったときに恒星が一時的に暗くなったためです。惑星は一時的に熱い星の一部とその光を私たちの視界から遮っています。 NASA のケプラーや TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ミッションなど、地上および宇宙からの望遠鏡は、時計仕掛けのように繰り返されるこの減光を発見することで、何千もの系外惑星を発見しました。

暗くなるまでの時間は、惑星が恒星を一周するのに必要な時間を教えてくれます。これにより、太陽系外惑星がその熱い中心星からどれだけ離れているかを知ることができます。最も知られている太陽系外惑星は、高温のガス球を焦がしています。惑星が他の惑星よりも中心の星の近くを公転する時期を知ることができます。これは、惑星が中心の星を一周するのに必要な時間が短いためです。しかし、これらの太陽系外惑星のうち、約 30 個はすでに十分に低温です。彼らは、暑すぎず寒すぎない、星からの適切な距離を周回しています。表面温度により、川や海が、このいわゆるハビタブルゾーンにあるこれらの惑星の表面で輝く可能性があります。

この見晴らしの良い場所 - 熱い星の表面の惑星ブロックの一部を視界から見る - は特別です。私たちと地球の位置合わせは、ちょうどいいはずです。したがって、これらの数千の知られている系外惑星は、比喩的な系外惑星の氷山の一角にすぎません。最も簡単に見つけられるものは、大多数が発見されるのを待っていることを示唆しています。

しかし、その視点を変えるとどうなるでしょうか。誰かが見ているとしたら、どの星が私たちを見つけるのにちょうどいい場所にあるでしょうか?

私たちの観測力は、欧州宇宙機関のガイアミッションによって強化されました。 2013 年に打ち上げられたガイア宇宙船は、私たちの銀河系の中心である天の川の周りの運動星をマッピングしています。この機関は、銀河の 1000 億個の星の 1% を調査することを目指しています。それは、太陽から 326 光年以内にある私たちの近所で最高の星のカタログを生成しました。星、褐色矮星、恒星の死体など、カタログ化された 331,312 個の天体のうち、地球を太陽系外惑星として通過するのに適した場所にあるのは 1% 未満です。この特別な視点は、地球の軌道面に近い位置にあるオブジェクトによってのみ保持されます。現在、約 1,400 の星が適切な場所にあり、地球が太陽系外惑星として通過していると見なされています。

しかし、この特別な視点は永遠ではありません。それは、私たちのダイナミックな宇宙における正確な重力のダンスの中で得られたり失われたりします.宇宙の最前列から地球へのトランジットはどのくらい続きますか?ガイアミッションは星の動きを記録するため、星の動きを未来にスピンアップし、コンピューター上で過去にさかのぼることができます。地球上で文明が開花してから数千年にわたる夜空を示し、数千年先の遠い未来の夜空を垣間見せてくれます。

何千年も前または後に惑星を通過するために空を観察していた場合、別の惑星を見ることになります。そして、別の人が私たちを見つけることができました。私たちは、約 5,000 年前に人間の文明が開花し始めて以来、太陽の近くにある 1,715 個の天体が地球の通過を目撃し、その特別な視点を何百年も維持していたと計算しました。今後 5,000 年以内に 319 個の天体が地球のトランジットゾーンに入る予定です。

これらの 2,034 個の星のうち、7 個の既知の系外惑星があり、そのうち 3 個の星系外惑星がこの温帯のハビタブルゾーンを周回しています。しかし、これらすべての星が存在する地球の軌道面の周りの小さな領域は混雑しています。天文学者は通常、そこで惑星を探しません。一般に、星が密集していない場所で星の周りにある系外惑星を見つけるのは簡単です。しかし今、私たちには理由があります。それは、私たちを発見する可能性のある惑星を発見することです.

NASA のケプラーミッションは、約 1,000 光年離れた約 150,000 個の星を 3 年以上にわたって見つめていました。これらの 150,000 個の星は、空のごく一部に収まります。その目標は、系外惑星を抱える星の数を推定することでした。答えはエキサイティングです。 2 つおきの星には大小を問わず少なくとも 1 つの惑星があり、約 4 つおきの星にはゴルディロックスゾーンに惑星があります。これらの結果は、宇宙で唯一の生命ではない可能性について、慎重に楽観的な見方を示しています。これはまた、ハビタブルゾーンにある約 500 の太陽系外惑星がリストに載っており、発見されるのを待っていることも意味します。

地球トランジットゾーンのハビタブルゾーンにある惑星をホストする 3 つのシステムは、地球からの電波を検出できるほど近くにあります。電波は光速で伝わるため、これまでのところ、リストにある星のうち 75 個以上しか洗い流されていません。これらの星は、地球から 100 光年以内にあります。なぜなら、地球が最初に電波信号を漏らし始めてから、光が移動するのに 100 年かかったからです。

私たちからわずか 11 光年離れた系外惑星であるロス 128b は、約 3,000 年前に地球が太陽の光を遮るのを見た可能性があります。しかし、約 900 年前にこの大局的な見方が失われました。もう 1 つの太陽系外惑星、ティーガーデンのスター b は、地球より少し重く、赤い太陽の周りを回っており、約 12.5 光年離れており、29 年後に地球が通過するのを見始めるでしょう。また、40 光年の距離に地球サイズの惑星が 7 つある魅力的なトラピスト 1 システムは、地球をトランジット惑星として見ることができますが、それは約 1,600 年後です。

今年後半にジェームズウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) が打ち上げられると、私たちのような近くにある小さな太陽系外惑星からの光を集めるのに十分な大きさの望遠鏡が手に入ります。酸素とメタンの特定の組み合わせにより、地球は約 20 億年間生きている惑星であることが確認されました。そのガスの組み合わせは、他の世界の大気で私たちが探しているものです.この系外惑星探査は、私たちの技術的可能性の限界に達していますが、初めて可能になります。将来の技術は、通過中だけでなく、太陽系外惑星の特徴を明らかにできるはずです。しかし今のところ、JWST のような望遠鏡は、近くを通過する世界の大気からそれらを探索するのに十分な光しか集めていないため、エイリアンの世界にいる名目上の好奇心旺盛な天文学者も私たちを見ているのではないかと考えることができます.

もちろん、宇宙人はまだ私たちを訪れたことがなく、彼らからの宇宙メッセージも見つかっていません。それは私たちがユニークだからですか？他の文明は自分自身を破壊しましたか?それとも私たちに興味がないだけですか?

コーネル大学の天文学入門クラスで、私は学生に、地球より 5,000 年若い、または 5,000 年古い太陽系外惑星に接触または訪問するかどうかを尋ねます。彼らは間違いなく、古い惑星とその潜在的により進化した生命を選びます。私たちよりも「先進的」です。私たちの議論の間、高度な生命の概念は常に私たちに巻き戻されます.地球上の生物は、誰が見ても知性があると見なされるでしょうか?

結局のところ、私たちは電波を約 100 年しか使っていないので、それらの電波はこれまでに 100 光年しか移動していないことになります。私たちは月に足を踏み入れましたが、まだ先には進んでおらず、星間旅行について考え始めたばかりです。したがって、私たちの星間旅行の履歴書は非常に薄いです.

地球外の天文学者が目にする可能性が高いものの 1 つは、私たちの大気です。もし彼らが私たちをしばらく観察していたら、私たちがオゾン層を破壊していることに気づいただろう。ですから、彼らの知性スケールでポイントを獲得できたかもしれません。もちろん、彼らは現在、私たちの大気が二酸化炭素で濃縮されており、まだ減少の兆しを見せていないことを知っています.しかし、おそらくすべての文明はこれを経験します。すべての文明は、自分自身から自分自身を救う方法を見つける前に、生息地をほぼ破壊します.

私たちの太陽系の近隣にある 2,043 個の星から宇宙人が私たちを見ているとしたら、彼らも私たちを応援してくれることを願っています.

リサ・カルテネッガーは、コーネル大学のカール・セーガン研究所の創設者兼所長であり、天文学の准教授です。彼女は、潜在的な居住可能な世界と、次世代の望遠鏡で検出できる検出可能なスペクトルフィンガープリントのモデル化の第一人者です。彼女は、国立科学財団の天文学および天体物理学諮問委員会 (AAAC) や、運用ミッションの NASA シニアレビューなどに携わってきました。彼女は、NASA の TESS ミッションの科学チームメンバーであり、ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の NIRISS 機器でもあります。小惑星カルテネッガー 7734 は彼女にちなんで名付けられました。 Twitter:@KalteneggerLisa と @CSInst。

参考文献

1. Kaltenegger, L. &Faherty, J.K.地球を太陽系外惑星として見ることができる過去、現在、未来の星。自然 594 、505-507 (2021).

この記事は、2021 年 9 月の「Intelligent Life」号で初めてオンラインに掲載されました。