つい最近までファーガル・ムラリーは、ケプラー宇宙望遠鏡の科学チームに所属していた。太陽系外惑星の探査衛星であるケプラーは、これまでに2,600個を超える惑星を発見している。「われわれは空を指さして、『あの恒星の周りには惑星が存在する』と言いたいという強い欲求に突き動かされているのです」と、ムラリーは話す。
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2009～2013年の4年間にわたるメインミッションで、ケプラーは宇宙のひとつの領域に対象を定め、そこに存在する恒星の光を観測した。楕円軌道の上を公転する惑星が、恒星の前をトランジット（通過）したとき、恒星の光がわずかに暗くなるのをとらえるのだ。
そのようにしてケプラーが発見した惑星のなかでも特に心躍らされるのが、地球サイズで、液体の水が存在する可能性がある、いくつかの「地球に似た」太陽系外惑星［日本語版記事］である。
しかしこのほど、ムラリーは天文学の世界を離れ、オービタル・インサイトという衛星画像分析企業に移籍した。「天文学にはもう十分に長い時間を費やしたので、何か別のことに挑戦したいと思ったのです」とムラリーは言う。
その直前にムラリーは、「さよなら代わりの論文」を残している。現在も研究職にあるほかの4人と執筆したその論文［PDFファイル］は、ケプラーによる一部の発見に潜在的な問題があると指摘するものだ。地球と似ている可能性があるとされてきた一部の惑星が、そもそも本当に存在するとは限らないというのだ。
「得られたデータを見る限り、そこに惑星が存在するのは確実だと言うことはできます」とムラリーは述べる。「しかし、厳密にどれが惑星で、どれがそうでないかを特定するのは困難なのです」
「これらの惑星はみんなニセモノだ」
では、ケプラーが観測している「惑星のトランジット」はどうなるのだろうか。残念なことに、ほかの現象であっても同様のデータは得られるのだ。
例えば、恒星の前を別の恒星が通過したとか、あるいはケプラー自体の機器の問題である可能性も十分に考えられる。惑星を惑星であると断定するには、これらの誤検出の可能性を除外しなくてはならない。実際、われわれの地球に似た「恒星の周囲を公転するのに200日以上を要する小さな惑星」に関しては、機器がもつ問題の影響は大きく、なおかつ十分に考慮されていないのだと、ムラリーらの論文は主張している。
論文共著者である天文学者クリス・バークは、「『これらの惑星はみんなニセモノだ』と、ムラリーは言っていました。それに対して、わたしは『いいや、れっきとした本物だよ』と反論していたのです」と述べる。しかし、研究チームがデータの詳しい分析にとりかかると、バークの信念は揺らぎ始めたという。「残念ですが、おそらくムラリーのほうが正しかったことに気づきました」とバークは話す。
天文学者たちはこれまで、地球に似ている天体を見つけようと観測を行ってきた（似ているといっても、おそらく遊園地の鏡に映したような歪んだ鏡像ではあるが）。しかし、この新たな分析結果により、その鏡にはさらに不吉なヒビまで入る可能性が出てきた。
はっきりさせておきたいのは、ケプラーは優れた成果を残しているということだ。いかなるパフォーマンスの評価に照らしても、この宇宙望遠鏡は第1ミッションにおいて、期待通りかそれを上回る働きを見せたといえる。現在も第2ミッションである「K2ミッション」で観測は続いている。
ケプラーのおかげで、われわれは恒星のことを、太陽系のような惑星系を構成する天体として見るようになった。しかし、ケプラーが検出したものを「惑星候補」から昇格させるためには、それが実際に惑星であることを一つひとつ確認しなくてはならない。確認の方法としては、別の望遠鏡を使って惑星の姿を直接観測するか、あるいはまた別の望遠鏡で、恒星が惑星の重力に引かれて周期的に揺れ動くのを観察することが考えられる。
考慮されなかった機器の影響
しかし、惑星候補をそのような方法で追跡調査するのは、膨大なリソースを必要とする。そのうえ、暗い恒星の周囲を公転する小さな惑星、特に公転周期の長い惑星の場合、あまり現実的な方法とはいえない。そこで天文学者たちは、別の確認手段に目を向けている。それは「統計的検証」だ。
統計的検証では、ケプラーの惑星候補が誤検出ではない確率が99パーセント以上であれば、それは惑星であることが確認されたとみなす。この種の分析であれば、大量に実行することが可能だ。
ところが、ムラリーとバークらは今回の論文のなかで、現在確認に用いられているこの統計的手法は、機器の問題による影響を考慮していないため、公転周期が200日以上で、なおかつノイズとの違いが明確でない惑星については有効でないと主張する。
惑星トランジットのシグナルを視覚的に表すと、「―___―」といった具合になる。明確に検出された場合、このディップ（降下）は大きいが、地球に似た惑星では多くの場合、ディップがはるかに小さく、容易にノイズに埋もれてしまう。もしも異星人が開発したケプラーのような宇宙望遠鏡が、どこか遠くの恒星系を周回しながら観測していたとしたら、われわれの地球もデータ上では、機器による誤検出と惑星のどちらにも見える存在になる可能性がある。
「ケプラー452b」は存在しない？
この主張を説明する具体例としてムラリーらは、近年発見された惑星「ケプラー452b［日本語版記事］」を取り上げている。ケプラー452bは、公転する恒星が太陽に似ており、公転周期は地球に近く、半径は地球の約1.6倍とされる。米航空宇宙局（NASA）は、2015年7月の発見時に発表した報道資料で、この惑星を「地球より大型で年上のいとこ」と呼んだ。
しかし、ケプラー452bのディップは、公転周期の長い惑星のなかでも特に識別しづらいものだった。このためムラリーらは基本的に、このディップはほぼ確実に機器の問題による誤検出であると判断している。
ケプラーのデータを再分析し、機器の問題による影響を考慮に入れたところ、このシグナルが実際の惑星のものである確率は16～92パーセントという結果が出た。ずいぶんと数値の幅が広いが、いずれにしろ、先に述べた99パーセント確実という水準にはほど遠い。「ケプラー452bは、もはや確認された惑星とみなされるべきではない」と、論文は結論づけている。
だからといって、それが惑星でないと決まったわけではない。「『確実に存在するとはいえない』というのは、『確実に存在しない』とイコールではありません」とムラリーは述べる。
しかも、これはケプラー452bに限った議論ではない。天文学者が間違いを犯す可能性のある領域について、深く検証しようというのが論文の趣旨だ。したがって論文タイトルも、『Kepler’s Earth-like Planets Should Not Be Confirmed Without Independent Detection』（ケプラーの地球型惑星は、個別の検出がなければ、確認されたものとはいえない）と訴えるものになっている。
崩れゆく大前提の影響
しかし、彼らの主張にはいくつか反論も出ている。例えば、ケプラー452bによる光の変化は、ケプラーの最も信頼性の高い検出器がとらえたものである、といった反論だ。
いずれにしろ天文学者たちは、そろそろこの問題をはっきりさせなくてはならない。そこで、特定の地球型惑星に望遠鏡を向け、直接その姿を観測する計画が進んでいる。しかし、そうした惑星の一部が、そもそも初めから存在しなかったとしたらどうなるのだろうか。
これまでの統計データも、今後の観測機器に影響を及ぼす。観測するにしても、まずは地球型惑星が全体として、どの程度ありふれた天体であるのかを知りたいところだ。だがこれについては、ケプラーがもたらす推定値を基に次世代の望遠鏡が設計されることになる。
地球型惑星が多数存在すると推定される場合、「さほど大きな観測機器は必要ありません」とバークは述べる。その場合、コストを抑えることが可能だ。しかし、ケプラーの推定値が多くの誤検出を含んでいて、実際には考えられているほど地球型惑星が存在しなかった場合、小さな望遠鏡では用をなさないだろう。
新たな衛星がもたらす「いいニュース」
しかし、いいニュースがある。4月18日（米国時間）に打ち上げられた［日本語版記事］「TESS（トランジット系外惑星探索衛星）」によって、惑星の確認がより容易になる。TESSは地球に近い明るい恒星の周りにある惑星を探索するので、その結果を地上の望遠鏡を使って容易に確認できるのだ。地上の望遠鏡は、宇宙望遠鏡ほど観測精度は高くないが、TESSが主なターゲットとするような惑星であれば問題なく観測できる。
今回の論文に対する天文学界の反応は、おおむね好意的だ。惑星宇宙生物学者であるアベル・メンデスは、「わたしは惑星が確認されては否定され、また復活するのを見てきました」と述べる。
生命居住可能領域（ハビタブルゾーン）内にある小さな惑星は、特にこの評価が揺れ動きやすい。「これは通常の科学的プロセスの一環です」とメンデスは言う。同氏は、「Habitable Exoplanets Catalog」（HEC：居住可能性をもつ太陽系外惑星一覧）を管理するプエルトリコ大学アレシボ校惑星居住可能性研究所の所長を務めている。
ケプラー452bが本物の惑星であるかどうかに関しては、まだイエスともノーとも、決定的な答えは出ていない。さしあたって、惑星の一覧から除外されることはないだろう。
TEXT BY SARAH SCOLES
TRANSLATION BY TOMOKO TAKAHASHI/GALILEO