TED日本語 - タベサ・ボヤジアン: 宇宙でもっとも神秘的な星

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宇宙でもっとも神秘的な星
The most mysterious star in the universe
タベサ・ボヤジアン
Tabetha Boyajian

内容

地球の千倍ほどの面積をもった何か巨大なものが、KIC 8462852の名で知られる遠方にある恒星の光を遮っていますが、その正体については定かでありません。天文学者のタベサ・ボヤジアンは、この巨大でかつ不規則な天体が何であるのか調べていますが、彼女の研究仲間は妙なことを言い出します ― 「これは宇宙人が造り出した巨大構造では?」このような突拍子もないアイデアには、とてもしっかりした証拠が必要です。ボヤジアンは、科学者が未知のものに直面したときに、これを探求し、仮説を検証する手法についてお話しします。

Script

Extraordinary claims require extraordinary evidence, and it is my job, my responsibility, as an astronomer to remind people that alien hypotheses should always be a last resort.

Now, I want to tell you a story about that. It involves data from a NASA mission, ordinary people and one of the most extraordinary stars in our galaxy.

It began in 2009 with the launch of NASA's Kepler mission. Kepler's main scientific objective was to find planets outside of our solar system. It did this by staring at a single field in the sky, this one, with all the tiny boxes. And in this one field, it monitored the brightness of over 150,000 stars continuously for four years, taking a data point every 30 minutes. It was looking for what astronomers call a transit. This is when the planet's orbit is aligned in our line of sight, just so that the planet crosses in front of a star. And when this happens, it blocks out a tiny bit of starlight, which you can see as a dip in this curve.

And so the team at NASA had developed very sophisticated computers to search for transits in all the Kepler data.

At the same time of the first data release, astronomers at Yale were wondering an interesting thing: What if computers missed something?

And so we launched the citizen science project called Planet Hunters to have people look at the same data. The human brain has an amazing ability for pattern recognition, sometimes even better than a computer. However, there was a lot of skepticism around this. My colleague, Debra Fischer, founder of the Planet Hunters project, said that people at the time were saying, "You're crazy. There's no way that a computer will miss a signal." And so it was on, the classic human versus machine gamble. And if we found one planet, we would be thrilled. When I joined the team four years ago, we had already found a couple. And today, with the help of over 300,000 science enthusiasts, we have found dozens, and we've also found one of the most mysterious stars in our galaxy.

So to understand this, let me show you what a normal transit in Kepler data looks like. On this graph on the left-hand side you have the amount of light, and on the bottom is time. The white line is light just from the star, what astronomers call a light curve. Now, when a planet transits a star, it blocks out a little bit of this light, and the depth of this transit reflects the size of the object itself. And so, for example, let's take Jupiter. Planets don't get much bigger than Jupiter. Jupiter will make a one percent drop in a star's brightness. Earth, on the other hand, is 11 times smaller than Jupiter, and the signal is barely visible in the data.

So back to our mystery. A few years ago, Planet Hunters were sifting through data looking for transits, and they spotted a mysterious signal coming from the star KIC 8462852. The observations in May of 2009 were the first they spotted, and they started talking about this in the discussion forums.

They said and object like Jupiter would make a drop like this in the star's light, but they were also saying it was giant. You see, transits normally only last for a few hours, and this one lasted for almost a week.

They were also saying that it looks asymmetric, meaning that instead of the clean, U-shaped dip that we saw with Jupiter, it had this strange slope that you can see on the left side. This seemed to indicate that whatever was getting in the way and blocking the starlight was not circular like a planet. There are few more dips that happened, but for a couple of years, it was pretty quiet.

And then in March of 2011, we see this. The star's light drops by a whole 15 percent, and this is huge compared to a planet, which would only make a one percent drop. We described this feature as both smooth and clean. It also is asymmetric, having a gradual dimming that lasts almost a week, and then it snaps right back up to normal in just a matter of days.

And again, after this, not much happens until February of 2013. Things start to get really crazy. There is a huge complex of dips in the light curve that appear, and they last for like a hundred days, all the way up into the Kepler mission's end. These dips have variable shapes. Some are very sharp, and some are broad, and they also have variable durations. Some last just for a day or two, and some for more than a week. And there's also up and down trends within some of these dips, almost like several independent events were superimposed on top of each other. And at this time, this star drops in its brightness over 20 percent. This means that whatever is blocking its light has an area of over 1,000 times the area of our planet Earth.

This is truly remarkable. And so the citizen scientists, when they saw this, they notified the science team that they found something weird enough that it might be worth following up. And so when the science team looked at it, we're like, "Yeah, there's probably just something wrong with the data." But we looked really, really, really hard, and the data were good. And so what was happening had to be astrophysical, meaning that something in space was getting in the way and blocking starlight. And so at this point, we set out to learn everything we could about the star to see if we could find any clues to what was going on. And the citizen scientists who helped us in this discovery, they joined along for the ride watching science in action firsthand.

First, somebody said, you know, what if this star was very young and it still had the cloud of material it was born from surrounding it. And then somebody else said, well, what if the star had already formed planets, and two of these planets had collided, similar to the Earth-Moon forming event. Well, both of these theories could explain part of the data, but the difficulties were that the star showed no signs of being young, and there was no glow from any of the material that was heated up by the star's light, and you would expect this if the star was young or if there was a collision and a lot of dust was produced. And so somebody else said, well, how about a huge swarm of comets that are passing by this star in a very elliptical orbit? Well, it ends up that this is actually consistent with our observations. But I agree, it does feel a little contrived. You see, it would take hundreds of comets to reproduce what we're observing. And these are only the comets that happen to pass between us and the star. And so in reality, we're talking thousands to tens of thousands of comets. But of all the bad ideas we had, this one was the best. And so we went ahead and published our findings.

Now, let me tell you, this was one of the hardest papers I ever wrote. Scientists are meant to publish results, and this situation was far from that. And so we decided to give it a catchy title, and we called it: "Where's The Flux?" I will let you work out the acronym.

(Laughter)

So this isn't the end of the story. Around the same time I was writing this paper, I met with a colleague of mine, Jason Wright, and he was also writing a paper on Kepler data. And he was saying that with Kepler's extreme precision, it could actually detect alien megastructures around stars, but it didn't. And then I showed him this weird data that our citizen scientists had found, and he said to me, "Aw crap, Tabby. Now I have to rewrite my paper."

So yes, the natural explanations were weak, and we were curious now. So we had to find a way to rule out aliens. So together, we convinced a colleague of ours who works on SETI, the Search for Extraterrestrial Intelligence, that this would be an extraordinary target to pursue. We wrote a proposal to observe the star with the world's largest radio telescope at the Green Bank Observatory.

A couple months later, news of this proposal got leaked to the press and now there are thousands of articles, over 10,000 articles, on this star alone. And if you search Google Images, this is what you'll find.

Now, you may be wondering, OK, Tabby, well, how do aliens actually explain this light curve? OK, well, imagine a civilization that's much more advanced than our own. In this hypothetical circumstance, this civilization would have exhausted the energy supply of their home planet, so where could they get more energy? Well, they have a host star just like we have a sun, and so if they were able to capture more energy from this star, then that would solve their energy needs. So they would go and build huge structures. These giant megastructures, like ginormous solar panels, are called Dyson spheres.

This image above are lots of artists' impressions of Dyson spheres. It's really hard to provide perspective on the vastness of these things, but you can think of it this way. The Earth-Moon distance is a quarter of a million miles. The simplest element on one of these structures is 100 times that size. They're enormous. And now imagine one of these structures in motion around a star. You can see how it would produce anomalies in the data such as uneven, unnatural looking dips.

But it remains that even alien megastructures can not defy the laws of physics. You see, anything that uses a lot of energy is going to produce heat, and we don't observe this. But it could be something as simple as they're just reradiating it away in another direction, just not at Earth.

Another idea that's one of my personal favorites is that we had just witnessed an interplanetary space battle and the catastrophic destruction of a planet. Now, I admit that this would produce a lot of dust that we don't observe. But if we're already invoking aliens in this explanation, then who is to say they didn't efficiently clean up all this mess for recycling purposes?

(Laughter)

You can see how this quickly captures your imagination.

Well, there you have it. We're in a situation that could unfold to be a natural phenomenon we don't understand or an alien technology we don't understand. Personally, as a scientist, my money is on the natural explanation. But don't get me wrong, I do think it would be awesome to find aliens. Either way, there is something new and really interesting to discover.

So what happens next? We need to continue to observe this star to learn more about what's happening. But professional astronomers, like me, we have limited resources for this kind of thing, and Kepler is on to a different mission.

And I'm happy to say that once again, citizen scientists have come in and saved the day. You see, this time, amateur astronomers with their backyard telescopes stepped up immediately and started observing this star nightly at their own facilities, and I am so excited to see what they find.

What's amazing to me is that this star would have never been found by computers because we just weren't looking for something like this. And what's more exciting is that there's more data to come. There are new missions that are coming up that are observing millions more stars all over the sky.

And just think: What will it mean when we find another star like this? And what will it mean if we don't find another star like this?

Thank you.

(Applause)

突拍子もない主張には とてもしっかりした証拠が必要となります 宇宙人に原因を求める仮説は いかなる場合でも最後の手段であることを 人々に周知することが 天文学者としての私の仕事であり 責任です

ある実例を引き合いに出します これには NASAのミッションで得られたデータと 一般の人々 それに 我が銀河系の最も変わった星が関係しています

2009年に NASAによるケプラー・ミッションが始まりました その主たる科学的な目的は 太陽系の外にある惑星を探すことです この写真は 天空のある視野に向けて取られたものです 個々の小さな四角が1つの視野です この1つの視野において 15万個以上の星の明るさを 30分毎にデータを取って 4年間にわたり 継続的に観測しました トランジットと呼ばれる現象を 探そうとしたのです これは 惑星の軌道が観測線上に入り 惑星が星の前を横切ることを意味します この時 星の光をわずかに遮り それがこの曲線の落ち込みとして 観察されます

NASAのチームは ケプラーから得られる全てのデータからトランジットを探し出す ― 非常に高性能なコンピューターを開発しました

最初のデータが公開されると同時に イェール大の天文学者は ある興味深い疑念を抱きました もしコンピュータが「何か」を見逃したら?

そこで我々は 「プラネット・ハンターズ」という市民科学プロジェクトを立ち上げ 一般の人々にデータを見てもらうことにしました 人間の脳は素晴らしいパターン認識能力を持っており 時にはコンピュータを凌駕します しかし それについては 懐疑的な人も多くいました プラネット・ハンターズの創設者で 同僚のデブラ・フィッシャーは こんな批判を耳にしたと言っています 「バカなことを コンピュータが兆候を見逃すわけがない」 それは典型的な 人間対コンピュータの賭けでした 1つでも人間だけが惑星を見つけたら どれほど素晴らしいことでしょう 4年前に私がチームに参加したとき 既に2つ見つけていました これまでに30万人以上の 科学に情熱を持った人のおかげで 何十もの惑星を見つけています 我が銀河系で 最も謎めいた星の1つも 発見しました

これを理解していただくために ケプラーが観測した一般的な トランジットのデータをお見せします このグラフの縦軸は光の量で 横軸は時間を示しています 白い線は星から届いた光を意味しており 天文学者は光度曲線と呼んでいます 惑星が星の前を通過する時 少しだけ光を遮りますが この曲線の落ち込みの程度は 天体の大きさを反映しています では例として 木星を見てみましょう 惑星は木星より はるかに大きくはなり得ません 木星の通過は太陽の明るさを1%低下させます 一方 地球は木星の 11分の1程度の大きさしかなく データからその兆候を見分けることは ほとんど不可能です

では謎めいた星の話に戻ります 数年前 プラネット・ハンターズが トランジットを探そうとデータを分析中に 恒星KIC 8462852から届く 奇妙な信号を見出しました 2009年5月に初めて発見されてから 様々な議論の場で このことが話題に上るようになりました

木星のような天体が 星の光を減光しているのだろうが それにしても巨大な天体だと語られました トランジットは通常 数時間しか続きません しかし これは1週間近くも継続したのです

それに曲線が非対称であることも 指摘されました 木星の場合 きれいなU文字型に 減光します 左側の方では 曲線が奇妙にも傾斜しています これが示唆するところは 通過し 星の光を遮るものが何であれ 惑星のような球形では ないということでした 減光がさらに何度か観測されましたが その後数年間は 何も起こりませんでした

そして2011年の3月に こんなことが起きたのです 星の光の強さが15%も下がりました これは1%程度しか 減光させない惑星に比べ 非常に大きな変化です この曲線は滑らかで 明瞭でなものとして記録されました 非対称でもあり ほぼ1週間かけて 徐々に減光していき その後 わずか数日で また元の状態に戻りました

この時も その後 目立ったことが 2013年2月まで起こりませんでした そして とても変なことが起こり始めます 大規模で複雑な形をした減光が 光度曲線に出現し ケプラーミッションが終わる時まで 100日程も続いたのです 減光パターンは様々な形をとっていました 鋭い形のものから 幅のあるものもあり 期間も様々でした 1~2日しか続かないものもあれば 1週間以上続くものもありました 減光の間にも光度が強弱することもあり まるでいくつかの異なる事象が 重なり合っているようでした この時には光度が20%以上も 落ち込みました これは 光を遮るものが何であれ 地球の面積の千倍以上も あることを意味します

実に特筆すべきことです 市民科学者たちが これを観測した時 何かとても奇妙で 観測を続ける価値があるものを発見したと 科学者のチームに通報しました そこで科学者のチームが データを見ましたが 「たぶん データの問題だろう」 と考えました しかし とても注意深くデータを 確かめてみると データは正常でした 天体物理学的なことが起こっているのに ちがいありません つまり 宇宙空間を何かが通過し 星の光を遮っているのです そこで この時 何が起きているのか 手がかりを得るために この星に関するあらゆることを 調べ始めました この発見に協力してくれた市民科学者達は この動きに加わり 科学的な活動を 直接 目にすることになりました

1つ目に ある人はこの星がとても若く 今でも星形成の元となる ― 物質の雲が 周囲を取り囲んでいるのではないかと唱えました 別の人は 恒星系には惑星が既に形成されており その内の2つが衝突したのではと 主張しました 地球 ― 月の形成と同様な事象です このような仮説はデータの一部を 説明できるかもしれませんが 問題は若い星である兆候もなく 星の光に熱せられることによって 発するはずの光も観測されていません これは 星が若かったり 衝突により 大量の塵が生成されれば 観測されると期待されるものです また別の人は 非常に扁平した楕円軌道を描く 彗星の大集団が星の近くを通り過ぎるという 考えはどうかと言いました それは実際 観測データに 整合させることができます 確かにそうですが ちょっと 無理やり作った感じがします 観測データと合致させるには 何百もの彗星を 想定しなければなりません しかも我々と星の間を 通過する彗星だけを数えたもので 実際には何千から何万もの彗星が あることになります それでも数ある出来の悪い仮説の中では 最善のものなので これを取り上げて公表することにしました

正直なところ これは今まで私が書いた論文の中で 最も悩ましいものでした 科学者は結果を 公表しようとするものですが これは それから程遠いものです そこで 我々は人々の気を引きそうな 題名をつけることにしました 「光量変化の起源は?」 何の符牒かは想像にお任せします

(笑)[WTF(なんてこった)]

話はこれで終わりではありません 私がこの論文を書いていた頃 研究仲間の ジェイスン・ライト氏に会いました 彼もケプラーのデータに関する 論文を書いていました 彼は ケプラーの非常に高い 測定精度でもってすれば 星の周りにある 宇宙人が造った 巨大構造物も検出できるだろうが 検出されていないと言いました そこで市民科学者達が見つけ出した この奇妙なデータを彼に見せると 彼はこう言ったのです 「タビー 何てことだ 僕は論文を書き直さなければならない」

自然現象としての説明は 十分ではなかったので 我々は好奇心に駆られました でも まずは宇宙人仮説を否定する 理屈を見出さなければなりません 2人で協力して SETI(地球外知的生命体探査)に 関わっている研究仲間達に これは探求価値のある特別な研究目標に なると説得しました グリーンバンク観測所にある 世界最大の電波望遠鏡を使って この星を観測するという提案書を書きました

数か月後に この提案書のことがメディアに漏れて 今や この星のことだけで 何千 いや 1万件以上の記事が 書かれています グーグルで画像検索すると これが見つかります

「タビー どうやったら宇宙人が この光度曲線を作り出すのか 悩んでいるね?」 我々より遥かに進んだ文明を 想像してみましょう この仮想的な状況では この文明は自分たちの惑星の エネルギー資源を使い尽したのかもしれません ではどこから エネルギーを 得るのでしょう? 彼らには我々の太陽のように 母なる星があるので この星からもっとエネルギーを 取り出すことが出来たのならば エネルギー問題は解決することでしょう そこで宇宙空間に出て 巨大な構造物を造ります ばかでかい太陽光パネルのような この巨大な構造物を ダイソン球体と呼びましょう

この画像は ダイソン球体の 画家による想像図です その巨大さを想像できるように 描くことはとても難しいことですが こんな風に考えてみて下さい 地球と月の間の距離は 約40万キロメートルです これらの構造体のうち もっとも単純なものでさえも その100倍ほどの大きさがあります 巨大です これらの構造体の1つが星の周りを 周回しているところを想像すれば 平坦でなく 不自然な傾斜をもった 異常なデータが生成されることが 分かるでしょう

しかし それでも 宇宙人の巨大構造は 物理法則に逆らうことはできません 大量のエネルギーを消費すれば 熱を発生しますが それは観測されていません でも それは単に 放射が地球ではなく 別の方向に向けられていると 考えることもできます

別の考えは 私の個人的な好みですが ― 惑星間戦争が起きていて 破滅的な惑星の破壊を 目撃しているのに 過ぎないというものです 正直言えば この場合 多くの塵を産み出すことになりますが これは観測されていません でも宇宙人を想定した話なので リサイクルのために このゴミを 効率よくかき集めたとも 言えなくも ないですね

(笑)

考え出すと 想像力をどんどん掻き立てられますね

まあ そんなところです 今のところ 行き着くところは 我々の知らぬ自然現象か 我々が理解していない 宇宙人の技術といったところです 個人的には 科学者として 自然現象の方に賭けます でも誤解しないで下さい 宇宙人を発見できたら素晴らしいと思います 何れにしろ 発見できたら 新しく とても興味深い何かです

次にやるべきことは? この星を引き続き観測して 何が起こっているのか もっと知る必要があります しかし 私のようなプロの天文学者は このような研究を行う 人的資源が限られており しかも ― ケプラーには他のミッションもあります

ですから もう一度繰り返して言いますと 再び市民科学者が加わって ― 窮地から救ってくれたことを 嬉しく思っています 今度は 裏庭に望遠鏡のある アマチュア天文家が 多く加わって 自分たちの機器で 星を毎晩観測し始めました 彼らの発見を是非とも見たいものです

私が感心したことは この星が決して コンピュータでは発見されなかったことです というのも このような現象を 探していなかったからです ワクワクすることに さらにデータが入ってきます これから始まる新しいミッションもあります 全天にある何百万もの星を 観測することです

こんな星がまた見つかったら それは何を意味するのでしょう? 逆に全く見つからなかったら それは何を意味するのでしょう?

どうも有難うございました

(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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