惑星を数値データから分析生成の謎を解き明かす

地球は、太陽という恒星を中心とした太陽系と呼ばれる惑星系に属する惑星のひとつ。宇宙には、太陽系以外に無数の惑星系があるとされています。「私たちは、惑星系の成り立ちを調べる研究をしています。太陽系以外の惑星系も研究対象です。惑星系の姿は多種多様。たとえば、太陽系の木星の公転周期は約11年ですが、恒星のすぐ近くを木星と同じくらい巨大な惑星が、公転周期わずか4日ほどのハイスピードで周っているような惑星系もあります。そうした違いが生じる原因なども研究対象です」(井田茂先生)

太陽系以外の惑星系は、太陽系から非常に遠くに存在し、高精度の望遠鏡でも、直接目視することはできません。「ですから、恒星の放つ光を数値化したデータをコンピュータで分析します。近くにある惑星の重力の作用による恒星の微妙なふらつきを測定して、見えない惑星の重さや軌道半径を推定しているのです。このような解析は本学科の観測グループが行っています。私たちは、解析された惑星のデータを受けとり、その惑星の分布を、コンピュータ・シミュレーションを駆使して理論的に説明しようとしています。こうした理論と観測が一体となった東京工業大学の系外惑星の研究グループは、世界的に見てもトップクラスです」

わからないことを知ることは楽しい!

惑星系の成り立ちを研究する際の第一歩は、その誕生の、複雑に入り組んだ過程を、一つひとつの基本的な過程に分解して考えること。「"宇宙の塵がどう集まって小天体になるのか?"、"小天体どうしがどう衝突して惑星になるのか?"、"惑星の完成後の軌道変化は?"などと、パートごとに区切って、惑星の成り立ちを分析します。"最初の塵の量が2倍になったら、惑星はいくつできるか"といった、条件を変えて数式を用いて計算し、コンピュータ・シミュレーションを行いながら、惑星の成り立ちの法則性を導いていくのです。入学したての学生には、"地球の質量が10倍になったら、地球の冷え方がどう変わって、それが磁場の発生にどんな変化をもたらすか"というような、とっつきやすい課題を与えたりします」(井田先生)

この分野の研究の魅力について、井田先生にお聞きしました。「どんどん新しい惑星系が発見され、新たな研究対象として世界的に注目されているところでしょう。うちの研究室の学生も、アメリカやヨーロッパの国際的な学会で新しい発見を発表しています。自分が科学の進歩に貢献したという実感を得られます」(井田先生)

最後に、自分の研究者としての原点を、次のように語ってくれた井田先生。「正直、"惑星の成り立ちがわかったところで何になる"と言われると、その通り(笑)。でも、わからないことを知ることは楽しいじゃないですか。未知の世界に挑戦する情熱は、この分野の研究者に不可欠です」(井田先生)

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