テス望遠鏡：ケプラーの死は、より多くの太陽系外惑星が発見されることを意味する

ケプラーのおやすみメッセージは完璧なタイミングで送る必要がありました。

11月15日木曜日、コロラド州の研究所から一連のコマンドがNASAのディープ・スペース・ネットワーク（アメリカ、スペイン、オーストラリアに設置された巨大な電波アンテナシステム）に送信された。コマンドはそこから9400万マイル（約1億4000万キロメートル）離れた、太陽の周りを単独で周回し、燃料が徐々に枯渇しつつある小さな衛星へと送信された。

過去8年間、ケプラー宇宙望遠鏡は15万個以上の恒星を同時に観測し、太陽系外の恒星を周回する2000個以上の太陽系外惑星を発見してきました。太陽系外惑星がそれぞれの恒星の前を通過する際のわずかな明るさの変化を観測することで発見しました。7億ドルを投じたこの衛星のミッションは当初数年間の予定でしたが、10年以上もの間、懸命に観測を続けてきました。

ケプラーは「私たちに2つの驚くべきことを教えてくれました」と、天体物理学者で『惑星工場：太陽系外惑星と第二の地球の探査』の著者であるエリザベス・タスカーは述べています。1つ目は、私たちの太陽系とはあまり似ていない太陽系でさえ、惑星はこれまで考えられていたよりもはるかに多く存在するということです。

ケプラーは、二つの恒星からなる系に惑星を発見した。それらは、二つの恒星のうち片方だけを周回することもあれば、両方の周りを周回することもあった。太陽系には見られないような奇妙な傾斜軌道を持つ惑星や、数時間で恒星の周りを回る惑星も発見した。「ジュラシック・パークの『生命は道を見つける』という格言が真実かどうかはまだ明らかではないが、少なくとも惑星形成は道を見つけるようだ」とタスカー氏は言う。

ケプラーが発見した2つ目の点は、惑星が太陽を周回する比較的平凡な惑星よりもはるかに多様であるということです。「ケプラーは、恒星の前を通過する際に光が遮られる影の中に惑星の影を見つけるだけですが、これらの惑星の大きさや軌道は、多くの惑星がこれまで私たちが見たことのないようなものである可能性を示唆しています」と彼女は言います。

例えば、ケプラー宇宙望遠鏡は「スーパーアース」を多数発見しました。これらは地球と海王星の間の大きさを持つ惑星で、太陽系にはこれに相当するものは存在しません（ただし、一部の天文学者は存在する可能性があると考えています）。また、太陽系に存在するよりもはるかに幅広い密度の惑星も発見しました。中には超大型の岩石惑星もあれば、火星のような岩石質の表面を持ちながらも木星のような厚い大気を持つハイブリッド惑星もあるかもしれません。タスカー氏によると、地球サイズの惑星の中には「潮汐ロック」に閉じ込められ、片方が永遠の昼、もう片方が永遠の夜に閉じ込められているものもあるとのことです。

しかし、10月、NASAはケプラーの打ち上げ終了を発表しました。衛星は燃料切れを迎えており、正しい星群を捉えるために姿勢を維持し、収集したデータを地球に送信するために燃料が必要です。最後のメッセージは、干渉を避けるため衛星のアンテナを停止させるものでした。衛星は低速で自転しており、特定の方向を向いている時しか通信できないため、タイミングを完璧に合わせる必要がありました。ケプラーに携わった人々にとって、それは感情的な瞬間でした。

「感情を一つにまとめるのは難しいです。あまりにも複雑すぎるんです」と、2014年に開始されたケプラーの2番目のミッション「K2」のプロジェクトサイエンティスト、ジェシー・ドットソン氏は語る。「飛行運用の終了は間違いなく大きな節目であり、まるで学校を卒業したような気持ちです。ケプラーミッションのこの段階を終えるのは少し寂しいですが、これまでの成果を誇りに思います。でも同時に、次に何が起こるのか、本当にワクワクしています。」

そして、興奮する理由がある。NASAはケプラー打ち上げのずっと前から、その計画を着実に進めていたのだ。4月には、トランジット系外惑星探査衛星「Tess」を打ち上げた。ケプラーの視線は狭いビームで、空の一部分を深く探っていたのに対し、Tessは広角カメラのようなものだと、約18ヶ月前にケプラーからTessに移ったプロジェクト科学者のトム・バークレー氏は語る。ケプラーは2,600個の太陽系外惑星を発見したが、ケプラーは2万個以上を発見できる可能性がある。

「両者の目的は全く異なります」とタスカーは言う。「ケプラーは国勢調査を行いました。空のある一点を選び、そこに存在するものすべてを熱心に観察しようとしました。大きな世界、小さな世界、短い周期、長い周期、地球に近い惑星、遠くの惑星など。ケプラーは、私たちの銀河系がどのような種類の惑星を生み出しているのかを知りたかったのです。」

一方、テスは「私たちの近所に何があるのか​​を知りたい」と考えています。テスは空の大部分をスキャンし、近くの明るい星に焦点を合わせています。「近くの明るい星の周りに惑星を見つけることの素晴らしい点は、他の望遠鏡でそれらを研究し、それらの惑星が実際にはどのようなものなのかを知ることができることです」とドットソン氏は言います。

テスは恒星から発せられる光の量のわずかな違いを観測することで、惑星が周回しているかどうかだけでなく、その大きさについても手がかりを与えてくれます。テスが発見する太陽系外惑星はケプラーが発見したものよりもはるかに近いため、天文学者は地上の望遠鏡によるより詳細な軌道測定で補足することができます。

テスは惑星の大きさを、望遠鏡は重さを測ります。この2つの数値を組み合わせると密度が算出され、惑星の実際の構成に関する重要な手がかりが得られます。その後は、ハッブル宇宙望遠鏡や、まもなく打ち上げられるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡などの宇宙望遠鏡が惑星の大気を探査します。「私たちの究極の目標は生命を発見することです」とバークレー氏は言います。そして、生命の最も有力な候補は、地球のような液体の水を持つ惑星だと考えられています。テスは、それらの発見に役立つ可能性があります。

ミッションが異なるため、テスはケプラーとは大きく異なる構造になっています。ケプラーは暗い星からの光を集光するために幅1メートルの鏡を搭載していましたが、テスは4台のカメラと、バークレー氏がスポーツカメラマンが好む長い鏡筒に例える一連のレンズを搭載しています。これらのレンズは、より広い範囲の空からの光を検出器に集光するのに役立ちます。

軌道も異なります。ケプラーは地球とほぼ同じ距離で太陽の周りを回っていましたが、テスは楕円軌道で地球の周りを回っています。最も遠い地点では月と同じくらいの距離ですが、数週間に一度、ずっと接近してきます。

通常、これは高感度機器が地球に近づくにつれて加熱され、遠ざかるにつれて冷却されるという問題を引き起こします。しかし、Tessにとっては有利な点です。Keplerは地球から遠いため、天文学者に送信できるデータの量が限られていました。Tessはほとんどの時間、地球から遠く離れているため、クリーンなデータを収集できますが、地球に近づくにつれて、天文学者はより迅速にデータをダウンロードできるようになります。

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テスはすでに太陽系外惑星を発見しており、最初のデータは本日公開される予定です。2年間のミッションを通して、テスは天文学者に生命が存在する可能性のある惑星の候補を多数提供することになりますが、その成果は前任機に大きく負っています。

「テス計画はケプラー以前には実現できなかったでしょう」とタスカー氏は語る。「ケプラーのおかげで、惑星形成が非常に盛んに行われ、近い恒星と短い軌道上の惑星だけに焦点を当てた惑星探査望遠鏡を作れば、依然として大きな成果が期待できると知ることができました。」

ケプラーは現在、安定した軌道上にあり、残りの人生を孤独に太陽の周りを回る運命にある。

しかし、惑星が当たり前に存在することを証明したことで、この衛星は長年にわたる地球外生命探査において重要な役割を果たし、テスのようなプロジェクトの基盤を築きました。今は孤立しているかもしれませんが、ケプラーの永続的な遺産は、地球外生命体が当たり前ではないことを証明するのに役立つかもしれません。

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。