惑星を探せ！

　今回のエッセイは、前回の「ＵＦＯを探せ！」にタイトルが似ているので、イヤな予感がする人もいるかもしれない。ご安心を。内容はぜんぜん違う……ってこともないかもしれないが、少なくとも前回の続きではありません。

　といいつつ、今回もＣＮＮのニュースを読んだところから話がはじまる。ＣＮＮによると（すでにバックナンバーから消えているので、記事そのものはご覧いただけない）、米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）が、つい先日の７月１０日に、約１３０億年前に誕生した惑星を確認したと発表したそうだ。

　その惑星は、さそり座の球状星団Ｍ４にあって、もっとも古く、一番遠い惑星なんだそうだ。その距離は、地球から５６００光年。ガスでできていて、大きさは木星の２倍ぐらいあるらしい。この発見により、惑星がいつ形成され、生命がどう進化をとげてきたかというこれまでの理論が変更される可能性も出てきたそうだ。

　ん？　一番遠い？

　宇宙は、１４０億年ほど前に誕生したと推測されているから、１３０億年前に誕生した惑星がもっとも古いのはいいとして、５６００光年がもっとも遠いとはどういう意味だろうか？　宇宙は５６００光年なんて狭くはないぞ。銀河系だって１０万光年ぐらいあるんだから、５６００光年なんて、天文学的には、ごくご近所とさえ言える。さらに、この発見によって、惑星がいつ形成され、生命がどう進化をとげてきたかというこれまでの理論が変更される可能性も出てきたなんて、ずいぶんスゴイ話じゃない？

　うーむ。ＣＮＮの記事は概略しか伝えていないので、いまいちよくわからん。

　となると、本家本元のＮＡＳＡにお伺いを立てねばなるまい。というわけでＣＮＮの報道をもっときっちり確かめるために、ハッブル宇宙望遠鏡の公式サイトを探しました。意外にも、いままで一度も探そうと思ったことがなかったんだなあ。

　はい。≫こちらが、「HUBBLESITE」です。たしかに、２００３年の７月１０に、「Oldest Known Planet Identified」という見出しの記事がある。≫ 記事の内容はこちら。

　もちろん、このページそのものがＣＮＮの情報ソースではないだろうけど（ＣＮＮなら、ＮＡＳＡの記者会見に出席できるはず）、ハッブル宇宙望遠鏡の公式サイトなので、ＣＮＮがソースに使った内容と差異がないと期待できる。

　でもなあ……英語だよ（涙）。くーっ。しんどいなあ。発表が三日前じゃ、まだ日本語で詳しく解説したページもないだろうなあ……でも早く読みたいなあ。念のため、宇宙開発事業団と、文部科学省の宇宙科学研究所の公式サイトを調べましたが、この件についてのコメントはまだ掲載されていないようなので（2003/7/13現在）、がんばって英語を読むしかないみたい。こういうことがあると、もっとちゃんと英語を勉強しておけばよかったなあって、痛感するよね（涙）。

　泣いててもしょうがないので読みましょう。幸い、Webページを機械翻訳してくれるサービスもあるので（かなり意味不明な日本語に訳されちゃうけど）、手助けぐらいにはなる。

　で、読んでみたところ、テキスト中に「NASA's Hubble Space Telescope has precisely measured the mass of this farthest and oldest known planet」という一文を発見。まあ、予想はついていたけど、ＣＮＮの記事に書いてあった、「一番遠い惑星」というのは、「われわれの知る中で」という意味だろうね。記者は、「既知の」という一文字を記事中に入れるべきだった……

　いや、こんなＣＮＮの記者の揚げ足を取るような部分はどうでもよろしい。本当に気になるのは、この発見によって、惑星がいつ形成され、生命がどう進化をとげてきたかというこれまでの理論が変更される可能性も出てきたと、ＣＮＮが伝えている点だよね。気になるじゃん。この辺は、ハッブル宇宙望遠鏡の公式サイトでは、どのように説明されているんだろうか。

　さーて、みなさん準備はよろしいかな？　そろそろ、本格的な科学エッセイがはじまりますよ。しばし、広大な宇宙に思いを馳せてみようじゃありませんか。なに、大丈夫。英語を読めとは言わない。それはぼくの仕事らしいよ（涙）。

　ハッブル宇宙望遠鏡の公式サイト（以下、ＮＡＳＡのテキストと呼ぶ）によると、この問題は、いまをさること１５年前の、１９８８年にはじまった。この年、球状星団Ｍ４の中にパルサーが発見されたんだ。

　え？　パルサーってなに？

　うーむ。今回のエッセイは、パルサーを説明をするのが主題ではないのだけど、ごく簡単に説明せねばなりますまい。

　まず、わが「太陽」がなにでできているか知ってる？　知ってるよね。太陽の主成分は水素。あの、ビールがおいしい季節を生み出してくれる天体は、水素が核融合して燃えてるわけよ。

　でもさあ、核融合って、すごい爆発的な反応だよね。水爆って知ってるでしょ？　あれは核融合のエネルギーを利用した爆弾なんだ。広島型の原子爆弾より、ずーっと強力なんだぜ。なのに、太陽はなんで、一瞬にして燃え尽きてしまわないんだろう？

　パルサーを、簡単に説明するつもりが、かなり基本的なことから説明してるって気もするが、まあいいや。これがぼくのやり方だ。もうちょっと付き合ってね。

　太陽がなぜ一瞬にして燃え尽きないかというと、それは核融合による膨張と重力による収縮が、うまいところで釣り合ってるからなんだよ。

　どういうことかというと、水素ガスが、だんだん一カ所に固まっていくと、いくら軽い水素でも、かなりの「重力」が生まれる。そうすると、水素は重力によって、さらに一カ所に集まって、大きな球になる。それがどんどん収縮すると……ついに、水素原子と水素原子が離れていられなくなって、くっついてしまうんだ。これが核融合の仕組みだ。水素と水素がくっつくとヘリウムになるんだけど、このとき、ほんのちょっぴり質量が減る。この減った質量がエネルギーとして放出されるわけ。（この過程も詳しく話したいけど、その衝動は抑えるよ）

　さて。重力によって、ついに核融合反応が起こったときが、「恒星」の誕生だ。核融合が起こると、こんどは膨張しようとする。なにせ爆発だから。ところが、その膨張を押さえつけるように重力があるわけだから、恒星は、風船を膨らませたように大きくはなるけど、うまいぐあいに球の形を維持したまま、燃え続けるわけさ。太陽は、そのバランスが、けっこう「いい状態」なんだよ。

　では、悪い状態というのがあるのか？　「いい」「悪い」という表現は、あんまりよろしくないけので（人間にとってのことだからね）、「劇的な状態」と言いなおそう。というのは、太陽よりも、ずっとずっと重い星があったとしよう。つまり水素の量が多い星ってこと。すると、その星は重力が強いわけだ。核融合は重力による収縮で火がつくわけだから、その収縮が大きいと、とうぜん核融合の反応も激しくなる。重い星は、息つく暇もなく、がんがん燃え続けなきゃいけない。６０キロで安定して走ってる車は燃費がいいよね。でも１５０キロでぶっ飛ばしてる車は、ガソリンがあっという間になくなる。

　そう。重い星は短命なんだよ。太陽ぐらいの質量だと、だいたい１００億年ぐらい燃え続けられるんだけど、太陽より、数倍の重さがあると、数千万年で燃え尽きてしまう。もっと重い数十倍クラスだと数百万年だ。恐ろしく重くなると、１万年ぐらいで燃え尽きちゃうのさえある。燃料タンクが大きい星は、燃費がむちゃくちゃ悪いわけだね。

　さっき、太陽は「いい状態」と書いた意味がこれなんだよ。太陽は生まれてから５０億年ぐらいたってるから、人生のちょうど半分。人間の寿命を８０歳とすると、４０歳ってところだ。そろそろ中年だけど（４０歳を中年と認めたくはないが）まだまだ働き盛りだよね。地球ができて、さらに生命が誕生して、またさらに人間が生まれるまでに、４５億年ぐらいかかっているわけだから、もしも太陽が重い星で、もっと短命だったら、たとえば１０億年ぐらいしか寿命がなかったとしたら、おそらく地球に、ウイルスのような、生命の痕跡がちょこっと生まれたぐらいのところでジ・エンドだったわけ。

　その太陽も、１００億年の寿命に達したら、どうなっちゃうんだろう？

　燃料の水素を核融合させ続けると、ヘリウムの多い星になる。誤解を恐れずに言うなら、ヘリウムは水素が核融合したあとの燃えカスだ。燃えカスの固まりになったまま、太陽は一生を終えるのだろうか。

　いや、そうはならない。太陽には、中心にたまったヘリウムを、さらに圧縮できるだけの質量がある。圧縮されたヘリウムは、どんどん温度が上がって……なんと、再び核融合に火がついちゃうんだ。

　ヘリウムの核融合では、炭素と酸素ができる。ヘリウムの核融合は、水素よりずっと情熱的だから、太陽はもう、安定した星ではいられなくなる。太陽はどんどん膨張して（なんと地球軌道ぐらいまで膨れる！）温度が下がり、赤色巨星になる。で、温度が下がると内部の核融合反応が弱まるから、また収縮する。このとき、太陽ぐらいの質量だと外側に広がったガスをすべてかき集めるほどの重力がないんで、収縮するとき、ほんのちょっと軽くなっちゃう。収縮が進むと、またまたヘリウムの核融合が活発になって膨張する。また収縮するけど、このときも外側のガスを残しちゃうから軽くなる……

　この繰り返しで、いささかスリムになった太陽は、ヘリウムも燃え尽きて終わり。太陽には、ヘリウムの核融合でできた炭素と酸素を、さらに核融合させる力はない。炭素と酸素は、ぐーっと圧縮して、地球と同じぐらいの大きさ（小ささ？）になる。ここまで圧縮されると、ついに原子が崩壊する。でも、それ以上はつぶれない。崩壊した原子から飛び出た電子が、自由電子になって反発しあうから、収縮が止まるんだ。

　こうしてできた「崩壊した原子の固まり」を「白色矮星」と呼ぶんだ。白色矮星は、もうエネルギーを発生することはないから、あとはどんどん冷えていって、最終的に光を出さない「黒色矮星」になる。これが太陽の運命だ。

　では、太陽より重い恒星はどうか。炭素と酸素も核融合させられるぐらい重ければ、つぎはなにが起こるだろう。

　恒星は重力で収縮するけど、核融合の熱で膨張すると説明してきたよね。ところが、炭素と酸素の核融合では、星は膨張しないんだ。いや、膨張しようとはするんだけど、あまりにも密度が高くなりすぎていて、収縮を止められない。膨張することによって、核融合反応がゆるやかになるわけだから、まったく膨張が起こらないとなると……ただでさえ、炭素と酸素の核融合は、ものすごく激しいのに、それをゆるやかにする要素がまったくないので、星は最後の悲鳴をあげる。

　そう。大爆発を起こすんだ。これが「超新星」と呼ばれる現象だ。むかしの人は、ある日突然、夜空に強く光り輝く星が現れるので、「ああ、新しい星が誕生した！」と勘違いしたからこの名前が付いているけど、本当は星のご臨終なんだね。（注１）

　さて。このタイプの超新星爆発が起こると、そのあとにはなにも残らない。爆発で飛散したガスがあたりをただようだけだ。そのガスには、炭素と酸素、そして、それらの核融合でできた、マグネシウムや珪素が含まれている。（固体の惑星を構成する要素が、ここに含まれることに注目しようじゃないか！）

　じゃあ、もっともっと重い星ならどうか。炭素と酸素の核融合で起こる大爆発でさえ押さえ込んでしまうほど重い星は……なんと驚くなかれ、マグネシムと珪素でさえも核融合させてしまうんだ。これらの反応では鉄ができる。この反応は、もっともっと激しいから、上で説明した通り、やっぱり超新星爆発が起こる。

　さあ、やっとここまで来た。ぼくはパルサーを説明したかったんだ。覚えてるよね？　鉄を作ってしまうほど重い星は、大爆発を起こしたあとに、跡形もなくなるのではなくて、その中心にある「鉄」が吹き飛ばされないで残るんだ。直径は、１０キロから１５キロぐらい。

　ところが、その重さは「鉄」の比じゃない。１立方センチの鉄を想像してほしい。地球上で、１立方センチの鉄の重さがどのくらいなのか、めんどうだから調べないけど、まあ、人間が（子供でも）軽々持ち上げられる重さだろうね。ところが、鉄のコアまで核融合が進んだ恒星の場合、残ったコアの重さは、１立方センチあたり、だいたい５０億トンだ。人間がもてるどころか、そんなもの、地球上にあったらえらい騒ぎだぜ。

　ちょっと待て。そんな「重いもの」を「鉄」と呼べるのか？

　もちろん呼べない。もはや鉄ではないんだ。運良く（？）大爆発で吹き飛ばされた分は「鉄」として宇宙空間をただようけれども、コアに閉じ込められた分は、中性子の固まりになってしまうのだよ。

　どういうことかというと、その辺にある「モノ」は、原子が集まってできてるよね。この原子には、陽子があって、その周りを電子が回っている。太陽の末路である白色矮星は、この電子の反発力で、それ以上「小さく」はならない状態だと書いた。ところが、あまりにも重い星は、密度が高すぎて、ついに電子の反発力でさえ収縮に負けて、さらに小さくなってしまう。電子が陽子の中に入り込んじゃうんだ。その結果、電荷をもたない中性子ができるというわけ。中性子は電荷がないので、反発せずにびっしりと密集できる。この中性子の固まりが物質が収縮できる限界だ。ここから先は……ブラックホールになるしかない。（実際、太陽より３０倍ぐらい重い星は、中性子さえ崩壊してブラックホールになる）

　おわかりかな？　パルサーというのは、中性子の固まり、つまり中性子星なのだよ。

　んじゃ、なんで「パルサー」と呼ぶのだろう？　お察しのとおり「パルサー」は「パルス」という言葉からきている。「パルス」を日本語に訳すと……この場合は、振動とか波動とか言えばいいかな。中性子星自体は、もう光り輝くことはないのだけど、そこから強烈なＸ線などの放射線が出ているんだ。それは、磁石のＮ極とＳ極のように、両端から吹き出しているんだよ。さらに中性子星は高速で回転しているので、ちょうど、灯台の明かりのように、チカチカと、点滅しているように見えるんだ。これが中性子星をパルサーと呼ぶ理由だ。

　ふう……パルサーの説明がこのエッセイの主題ではないのに、ずいぶん行数を使っちゃったね。さあ、ハッブル宇宙望遠鏡に戻ろう。

　ＮＡＳＡのテキストには、１９８８年に、球状星団Ｍ４の中にパルサーが発見されたと書かれている。そのパルサーには「PSR B1620-26」という識別番号が与えられた。パルサーの発見自体は、とくに珍しいことではないけど、Ｍ４で発見されたパルサーには、ちょっと変わった現象があった。このパルサーは当初、白色矮星との連星だと考えられたが、よくよく調べてみると、どうも動きがおかしいんだ。

　なんでだろうなあ？　と、不思議に思った天文学者は、PSR B1620-26の動きを精密に計算してみた。すると、もう一個、べつの物体がパルサーの周りを回っているとすれば、その変な動きの説明がつくことがわかった。

　では……その「物体」とはなんだ？　あまりに小さくて見えない星なのか。それとも白色矮星が冷えてしまった黒色矮星なのか？

　当時、それを知ることは不可能だったが、１９９０年代の中ごろから、天文学者はハッブルのデータを利用することができるようになっていた。そして、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の、ブラッド・ハンセンによって計算されたモデルを使用して、その「物体」の質量を割り出した。それは、木星の２・５倍ほどであるはずだった。

　木星の２・５倍。かなり巨大だけど、この大きさでは、明らかに「恒星」になるには足りない。もちろん黒色矮星でもありえない。とするとそれは……

　惑星だ！

　と、いうことを、ＮＡＳＡはつい先日の７月１０日に発表したのだよ。すごく簡単に言うと、「いやあ、惑星じゃないかなとは思ってましたが、やっぱり惑星でした」という発表だったわけ。天文学者は、５６００光年彼方にある、惑星を発見したんだ。なるほど、これはすごいことかもしれない。これだけ遠方にあって、惑星であることが確実になった天体は初めてだ。

　でも、なにがそんなにすごいの？　ＣＮＮがいうように、惑星がいつ形成され、生命がどう進化をとげてきたかという、これまでの理論が変更されるほどすごいことなの？

　うん。生命の進化はともかく、少なくとも惑星形成の理論を考え直す必要があるかもしれない。というのは、ＮＡＳＡのテキストによると、この惑星は、それまで惑星が形成されるのは無理だと考えられていた状況から生まれたらしいんだ。球状星団のように、恒星や白色矮星、そしてパルサーなどが密集している環境では、惑星のような脆弱な天体は、近隣に重力の強い天体があると、その重力相互作用によって、バラバラに裂かれると考えられていた。ところが、今回惑星と認定された惑星は、まさにそんな状況のところに存在しているのだよ。本当は、球状星団の中にも惑星は豊富にあるのかもしれない。ブリティッシュ・コロンビア大学のハーベイ・リシェは、そのように考えているようだ。

　となると、天文学者は宇宙に存在するだろう惑星の数を試算するとき、この新たな発見も加味しなければならない。つまり、この宇宙には、いままで考えていたより、もっと多くの惑星が存在する（存在していた）と考えるべきではないか？

　どうやら、そうするべきのようなんだ。われわれの地球は、宇宙誕生から１００億年ほどたった、比較的穏やかな時代に生まれた。惑星の多くは、われわれ地球と同じような時期に多く形成されたと思われていたが、ペンシルベニア州立大学のスタイン・シグルッソンは、今回の発見（正確には確認）は、宇宙のきわめて初期にも、惑星が作られたことを暗示すると言っている。

　しかし、だからといって、生命が宿る惑星が、宇宙の初期から形成されたと考えるのは早計のようだ。今回確認された惑星について言えば、ＮＡＳＡのテキストによると、生命の可能性は、まったくなさそうだ。もちろん、木星タイプのガス状惑星なので、発見された惑星自体に生命はいないだろうが、地球のような、固体の惑星が、衛星として存在していても無理だろう。この惑星のすぐ近くにある、パルサーから極度に強いＸ線が出ているからだ。レントゲン装置の中にいるようなものだよ。そんな環境で生命が誕生するとは考えられない。

　でも……

　どうだろう。さすがに１３０億年前は、宇宙はまだ若く荒々しかったにせよ、少なくとも惑星が作られることは間違いないんだ。これが１００億年前なら、十分に生命の存在する可能性のある惑星もあったかもしれない。そして、それらが機械文明を発達させるような知的生命体になった可能性もある。いままでは、知的生命体の存在する惑星の数はかなり少ないと思われていたけど、その数字は上方修正する必要があるのかもしれない。

　まあ、それでもＵＦＯ（宇宙人の宇宙船）は、地球に来ていないだろうけど（笑）。

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