TED日本語 - ジェレミー・カスディン: 地球に似た惑星を発見できるかもしれない ― 花形スターシェード

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地球に似た惑星を発見できるかもしれない ― 花形スターシェード
The flower-shaped starshade that might help us detect Earth-like planets
ジェレミー・カスディン
Jeremy Kasdin

内容

天文学者によると、この銀河系内にある全ての恒星には必ず一つ惑星が存在し、その内5分の1の惑星に生命が存在するといいます。しかし、まだ我々はそれを直接見ることができません。ジェレミー・カスディンらのチームは、突拍子もないデザインと技術でこれに挑もうとしています。花びら型の「スターシェード」を使うことによって、5万km離れた所から、望遠鏡で惑星の写真を撮ることができるのです。彼曰く、これは「科学研究として実現できる最もすごいこと」なのです。

Script

The universe is teeming with planets. I want us, in the next decade, to build a space telescope that'll be able to image an Earth about another star and figure out whether it can harbor life. My colleagues at the NASA Jet Propulsion Laboratory at Princeton and I are working on technology that will be able to do just that in the coming years. Astronomers now believe that every star in the galaxy has a planet, and they speculate that up to one fifth of them have an Earth-like planet that might be able to harbor life, but we haven't seen any of them. We've only detected them indirectly.

This is NASA's famous picture of the pale blue dot. It was taken by the Voyager spacecraft in 1990, when they turned it around as it was exiting the solar system to take a picture of the Earth from six billion kilometers away. I want to take that of an Earth-like planet about another star.

Why haven't we done that? Why is that hard? Well to see, let's imagine we take the Hubble Space Telescope and we turn it around and we move it out to the orbit of Mars. We'll see something like that, a slightly blurry picture of the Earth, because we're a fairly small telescope out at the orbit of Mars. Now let's move ten times further away. Here we are at the orbit of Uranus. It's gotten smaller, it's got less detail, less resolve. We can still see the little moon, but let's go ten times further away again. Here we are at the edge of the solar system, out at the Kuiper Belt. Now it's not resolved at all. It's that pale blue dot of Carl Sagan's. But let's move yet again ten times further away. Here we are out at the Oort Cloud, outside the solar system, and we're starting to see the sun move into the field of view and get into where the planet is. One more time,ten times further away. Now we're at Alpha Centauri, our nearest neighbor star, and the planet is gone. All we're seeing is the big beaming image of the star that's ten billion times brighter than the planet, which should be in that little red circle. That's what we want to see. That's why it's hard. The light from the star is diffracting. It's scattering inside the telescope, creating that very bright image that washes out the planet.

So to see the planet, we have to do something about all of that light. We have to get rid of it. I have a lot of colleagues working on really amazing technologies to do that, but I want to tell you about one today that I think is the coolest, and probably the most likely to get us an Earth in the next decade.

It was first suggested by Lyman Spitzer, the father of the space telescope, in 1962, and he took his inspiration from an eclipse. You've all seen that. That's a solar eclipse. The moon has moved in front of the sun. It blocks out most of the light so we can see that dim corona around it. It would be the same thing if I put my thumb up and blocked that spotlight that's getting right in my eye, I can see you in the back row. Well, what's going on? Well the moon is casting a shadow down on the Earth. We put a telescope or a camera in that shadow, we look back at the sun, and most of the light's been removed and we can see that dim, fine structure in the corona. Spitzer's suggestion was we do this in space. We build a big screen, we fly it in space, we put it up in front of the star, we block out most of the light, we fly a space telescope in that shadow that's created, and boom, we get to see planets. Well that would look something like this. So there's that big screen, and there's no planets, because unfortunately it doesn't actually work very well, because the light waves of the light and waves diffracts around that screen the same way it did in the telescope. It's like water bending around a rock in a stream, and all that light just destroys the shadow. It's a terrible shadow. And we can't see planets.

But Spitzer actually knew the answer. If we can feather the edges, soften those edges so we can control diffraction, well then we can see a planet, and in the last 10 years or so we've come up with optimal solutions for doing that. It looks something like that. We call that our flower petal starshade. If we make the edges of those petals exactly right, if we control their shape, we can control diffraction, and now we have a great shadow. It's about 10 billion times dimmer than it was before, and we can see the planets beam out just like that. That, of course, has to be bigger than my thumb. That starshade is about the size of half a football field and it has to fly 50,000 kilometers away from the telescope that has to be held right in its shadow, and then we can see those planets.

This sounds formidable, but brilliant engineers, colleagues of mine at JPL, came up with a fabulous design for how to do that and it looks like this. It starts wrapped around a hub. It separates from the telescope. The petals unfurl, they open up, the telescope turns around. Then you'll see it flip and fly out that 50,000 kilometers away from the telescope. It's going to move in front of the star just like that, creates a wonderful shadow. Boom, we get planets orbiting about it. (Applause) Thank you.

That's not science fiction. We've been working on this for the last five or six years. Last summer, we did a really cool test out in California at Northrop Grumman. So those are four petals. This is a sub-scale star shade. It's about half the size of the one you just saw. You'll see the petals unfurl. Those four petals were built by four undergraduates doing a summer internship at JPL. Now you're seeing it deploy. Those petals have to rotate into place. The base of those petals has to go to the same place every time to within a tenth of a millimeter. We ran this test 16 times, and 16 times it went into the exact same place to a tenth of a millimeter. This has to be done very precisely, but if we can do this, if we can build this technology, if we can get it into space, you might see something like this. That's a picture of one our nearest neighbor stars taken with the Hubble Space Telescope. If we can take a similar space telescope, slightly larger, put it out there, fly an occulter in front of it, what we might see is something like that -- that's a family portrait of our solar system -- but not ours. We're hoping it'll be someone else's solar system as seen through an occulter, through a starshade like that. You can see Jupiter, you can see Saturn, Uranus, Neptune, and right there in the center, next to the residual light is that pale blue dot. That's Earth. We want to see that, see if there's water, oxygen, ozone, the things that might tell us that it could harbor life.

I think this is the coolest possible science. That's why I got into doing this, because I think that will change the world. That will change everything when we see that.

Thank you.

(Applause)

この宇宙は惑星に満ちています 今後10年で 地球に似た惑星を発見し ― 生命の有無を確認できる 宇宙望遠鏡を開発したいと思っています NASAジェット推進研究所や プリンストンのメンバーと共同で こうした技術を開発中です 天文学者によると 恒星には必ず一つの惑星があり その5分の1は生命がいる 地球に似た惑星だと推測されています その5分の1は生命がいる 地球に似た惑星だと推測されています しかし まだ見れてはいません 間接的に検出しただけです

これはNASAの有名な 青白い点をとらえた写真です 1990年 宇宙探査機ボイジャーが ― 60億km離れた太陽系の外から 地球を撮影しました 地球に似た別の惑星を この写真のように撮影したいのです

なぜそれが難しいのでしょうか? 例えばハッブル宇宙望遠鏡を 火星の軌道に持っていくと 例えばハッブル宇宙望遠鏡を 火星の軌道に持っていくと このように 地球は少しぼやけて見えます 火星の軌道に比べると 望遠鏡が小さすぎるからです さらに10倍離れた距離にある 天王星の軌道に移動しましょう より小さくなり詳細がわかりません 月はまだ小さく見えます さらに10倍離れた太陽系の外縁にある カイパーベルトに移動すると さらに10倍離れた太陽系の外縁にある カイパーベルトに移動すると 今度はほとんど像になりません カール・セーガン氏によるものです さらに10倍離れた距離にある オールトの雲に移動しましょう 太陽系の外です 太陽が視界に入り 惑星の位置に重なります 太陽が視界に入り 惑星の位置に重なります さらに10倍離れた距離にある ケンタウルス座アルファ星では ここは太陽に最も近い恒星ですが 惑星は消えてしまいました 見えているのは惑星よりも 100億倍明るい恒星の光だけです 赤い丸に惑星があるはずですが これを発見するのだから難しい 恒星からの光は回折し 望遠鏡の内部で散乱します これで画像が明るくなりすぎ 惑星が見えなくなるのです

惑星を見るためにはこの光を 取り除く必要があります 惑星を見るためにはこの光を 取り除く必要があります そこで多くの仲間と共に 素晴らしい技術を開発しています これから一つをご紹介しますが おそらく10年以内に 地球に似た惑星を捉えられる技術です

1962年 宇宙望遠鏡の父 ライマン・スピッツァーが考案しました 皆さんが見たことのある 日食のような現象「食」からヒントを得ています 月が太陽の前に移動し 光を遮っているため 周りにコロナがぼんやりと見えます 目に入るスポットライトの光を 親指で遮ると 後ろの席の人が見えるのと同じです どうなっているのでしょうか? 月は地球に影を投げかけています 影に望遠鏡やカメラを置き そこから太陽を見ると 光の大部分が取り除かれ コロナ内の詳しい様子を見ることができます 光の大部分が取り除かれ コロナ内の詳しい様子を見ることができます スピッツァーの考えは これを宇宙でやるということです 大きなスクリーンを作り それを宇宙で操縦します 恒星の前に移動し 光の大部分を遮断します できた影の中に望遠鏡を置くと 惑星を見ることができます このように見えるはずです こんなに大きなスクリーンでも 惑星は見つかりません 残念なことに これはうまく機能しておらず 光波がスクリーンの周りで 回折しているからです 望遠鏡の時と同様です これは川の水が岩をよけるように 流れるようなものです 光が影を消してしまい これでは惑星を見ることができません

しかしスピッツァーは どうすれば良いか知っていました 境界をぼかして回折を抑えれば 惑星を見ることができます 境界をぼかして回折を抑えれば 惑星を見ることができます ここ10年でその最適な方法を見つけました これです 花びらスターシェードと呼んでいます 花びらの端を直立させ形状を変えると 回折を制御することができます 花びらの端を直立させ形状を変えると 回折を制御することができます 良い影が出来ました これで約100億倍暗くなります そして惑星を見ることができました スターシェードの大きさは もちろん親指よりは大きく フットボール競技場の約半分のサイズです 5万km離れた所から望遠鏡に影を作れば 惑星を見ることができるのです 5万km離れた所から望遠鏡に影を作れば 惑星を見ることができるのです

手ごわそうに思えますが NASAジェット推進研究所の優秀な仲間は 素晴らしいデザインを発明しました このように巻き付いている状態から 望遠鏡から分離し 花びらは広がり 望遠鏡は回転します 望遠鏡から5万kmの地点へ 飛び出していくのがわかります このように恒星の前に移動し 素晴らしい影を作り出します 軌道を回る惑星を 見ることができました(拍手) ありがとう

SFの話などではありません この開発に5、6年間取り組んできました 去年の夏 カリフォルニアで すごい試験をしてきました 花びらが4つの スターシェードのミニチュア版です さっきの半分ぐらいの大きさです 花びらが広がっていきます 4名のインターンの学部生が作ったものです 花びらが広がっていきます 4名のインターンの学部生が作ったものです 花びらは回転して 正しい位置につかなければなりません 花びらの基底部は0.1mmという単位で 毎回同じ場所に動く必要があるのです 花びらの基底部は0.1mmという単位で 毎回同じ場所に動く必要があるのです 16回の試験全てで 0.1mm単位の 正確な移動を行うことができました 16回の試験全てで 0.1mm単位の 正確な移動を行うことができました 正確に行わなければならないですが この技術を確立し宇宙に応用できれば このようなものを見ることができるかもしれません ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影された 太陽に最も近い恒星の写真です 少し大きい宇宙望遠鏡を使用し この前に遮光器を置くと このように見えるかもしれません この前に遮光器を置くと このように見えるかもしれません これは太陽系の家族写真ですが 見たいのは別の太陽系です 遮光器 ― スターシェイドを通して 見られたらと思っています 木星や土星 天王星や海王星などが見えます そして中央の光の隣にある 青白い点が地球です これを見つけ そこに水や酸素や オゾンがあるかどうかがわかれば 生命の存在を確認できるかもしれません

これは科学で可能な最もすごいことだと思います だからこそ我々は取り組んでいるのです これで世界は変わると考えているからです 惑星が見られれば全てが変わるのです

ありがとうございました

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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