サイエンスカフェ オリオン　活動記録　2018

第55回「人類再び月へ。月の縦孔・溶岩チューブの発見が未来を変える」
春山純一さん（宇宙航空研究開発機構　宇宙科学研究所助教）のお話
最初に月の基本知識として、昇ってくる方角、満月の見え方、大きさと距離、太陽・地球・月のまわり方と見え方を 高校入試問題を例に説明があり、次に、月はどうやってできたのか、地球の巨大衝突、マグマオーシャンの冷却、 火山活動と溶岩、表側と裏側の違い、熱源などの解説がありました。 続いて、SELENE（Kaguya)プロジェクトの始まりから春山さんが担当された地形カメラの解説、打ち上げまでの様々な出来事、 Kaguyaのデータから作成した地上写真とアポロ飛行士が撮影した写真の比較などのお話がありました。 そして、溶岩チューブのお話に移り、放射線、温度、広大な空間、密閉性、無塵などの点から月面の基地建設に最適であること、 月面にたくさんあるリルは溶岩チューブが壊れたもの？、「かぐや」のデータから横穴を探したが見つからなかったが マリウス丘に縦穴を発見、他に静かの海と賢者の海にも発見し米国の観測機LROとの競争から論文発表を急いだこと、 「かぐや」のレーダーのデータに地下空洞の反射波があったこと、火星にも溶岩チューブがあること、LROの竪穴写真、 そして将来の月惑星の縦孔・地下空洞探査計画（UZUME計画）について、なぜ月を目指すのか、自然は必ずしも人間に やさしくない、地球・宇宙の自然の脅威に備え生命の証を解き明かすために月は宇宙の橋頭保である、というお話で 終わりました。 　　参加14名

第54回「宇宙は何で出来ているのか？〜暗黒エネルギーを解明するには〜」
砂山朋美さん（ＩＰＭＵ特任研究員）のお話
宇宙論とは、観測宇宙論とは、宇宙の年齢と大規模構造、宇宙は何でできているか、 ダークエネルギーとは、のお話の後、ハッブルの膨張宇宙の発見、Ia型超新星探査により宇宙膨張が 加速していること、ダークエネルギーの候補（宇宙定数、クインテッセンス）、アインシュタインの 宇宙定数、宇宙の未来はダークエネルギーによって決まることが説明されました。
次に暗黒物質のお話になり、存在はわかるが何なのかがわかっていないこと、銀河の回転速度や 重力レンズ、衝突する銀河団から存在がわかること、銀河の構造形成には暗黒物質が必要なこと、 銀河の観測データとコンピュータシミュレーション結果の説明がありました。
それから、ダークエネルギーや暗黒物質をどのように調べているか、という話として、「宇宙サイズでは 一般相対性理論が成立せず重力理論に修正が必要なのか、新たなエネルギー成分なのか、後者は時間変化するのか」 これを調べるには構造形成と距離測定が必要で、距離測定にはイメージングによるIa超新星と分光によるバリオン音響振動、 構造形成を調べるにはイメージングによる重力レンズと分光による赤方偏移歪がある。 弱い重力レンズ効果の観測では遠方銀河の歪と距離測定により暗黒物質の分布とダークエネルギーの時間変化がわかること、 すばるHSCの観測結果では今のところダークエネルギーが宇宙定数ではないという結果は出ていないこと、 すばるHSCは観測領域が広く暗いところまで観測でき10年後まで世界一との説明がありました。
次に、バリオン音響振動は宇宙の物差しで大規模構造からバリオン音響を観測すると距離がわかりダークエネルギーを 理解できること、そして現在と将来のプロジェクトの紹介がありお話を終わりました。 質疑応答も盛んに行われ活発な議論が行われました。 　　参加27名

第53回「ブラックホールからの重力波〜ブラックホールは星の化石？〜」
衣川智弥さん（東京大学理学系研究科　日本学術振興会特別研究員）のお話
研究テーマは、連星進化、初代星、重力波、物理学者になったのは「宇宙って何だろう、科学者への憧れ、 何かを明らかにし遺したいから」という自己紹介、アインシュタインの相対性理論が100年後にGPSで 役に立っていることから、今は何に役に立つかわからなくても将来役に立つかもしれない、というお話の後本題に入り、 「重力・重力波」の簡単な説明からLIGOで観測された重力波GW150914について、重力波検出器であるレーザー干渉計、 そして各国の重力波検出器についてのお話があり、観測された連星ブラックホールの質量がそれぞれ太陽の29倍と36倍であり、 これまで理解されていた星の死骸であるブラックホール（以下BH)の質量（10倍程度）より大きいこと、 その起源として低金属量の星からできたBHではないかとお話が続きました。 その説明として、宇宙最初の物質（主に水素とヘリウム）、それ以外の重元素のでき方が星内部の核融合反応であり 超新星爆発でどんどん宇宙に放出されそれが次に星（種族I、�U）の材料になることから、宇宙の一番星（種族�V）は 重元素（金属量）がゼロの星であること、金属量がゼロの星は星ができるときの冷却効率が悪く温度が高く圧力も大きい、 従って大きな質量が必要になり重い星になること、そして、種族Iの星は恒星風の影響で質量を失うが初代星にはないこと などの説明がありました そして、連星BHの進化の計算結果の説明があり、初代星の連星BHの典型的質量は太陽質の60倍でありLIGOの 重力波初検出とほぼ同じで初代星起源の連星BHかもしれないこと、次に初代星起源の連星BHが合体するまでの時間は 10↑8から10↑10年程度かかること、連星BH合体は年間100個程度、30太陽質量同士の連星BHによって初代星の存在が 明らかになるかもしれないことなどの説明がありました。それから更なる重力波探査としてB-DECIGO計画の説明があり、 133億年前の連星BH合体が見えること、初代星しかできない時代の連星BH合体が観測できる、予算は1000億以上、 打ち上げは2030年？、最後にまとめとして、・GW150914は重い連星BHの合体、・初代星は太陽質量の30倍程度の 重い連星BHになる、・GW150914は初代星の化石かもしれない、・今後KAGRAでは年間100個程度の初代星BHは 見えるかもしれない、・B-DECIGOでは太古の連星BHが見える、とお話されました。 質問も多く飛び交い充実したひと時でした。　　参加28名

第52回「SF映画『インターステラー』で学ぶ相対性理論超入門
　　　　　　　〜 ブラックホールとワームホールと五次元空間 〜」　
山崎詩郎さん（東京工業大学 理学院 物理学系 助教）のお話
まず、本業の物理学者のお話、コマ大戦や青空サイエンスの話題、夢は「物理学者×でんじろう」との自己紹介がありました。 そしてインターステラーを何回見たか、一番好きなシーンは？、疑問だったシーンは？の問いかけの後、相対論と インターステラーの謎のお話に入りました。
最初に特殊相対論の「相対性原理」「光速度普遍の原理」、一般相対論の「重力と慣性力は同じ（等価原理）」から 重力は光を曲げる、光速度普遍から重力は時間を遅らせる、というお話があり、実際にGPSの説明がありました。 次に重力からの脱出速度の説明からブラックホールの説明がありました。 次に、インターステラーの謎として、「ガルガンチュアってどんなブラックホール？」、 「なぜミラー惑星の１時間＝地球の７年？」、「マーフはどうしておばさんに？」、「ミラー惑星の高さ2000mの津波」、 「ガルガンチュアの姿？」「ワームホール？」についてそれぞれ、重力の強さと時間の関係、ミラー惑星とガルガンチュアの 位置関係、浦島効果、潮汐力、回転するブラックホール周囲の光の曲がり方、ブラックホールの降着円盤の見え方（裏側が見える）、 各次元でのワームホールの見え方、等で説明があり、謎「5次元空間？」については、4次元立方体の作り方・展開図 ・4次元立方体の表面（3D)から他の表面を見る方法・4次元立方体の表面に住む・時間を次元に加える、とのお話があり、 謎「ブラックホール内部からどうやって信号を送った？」では重力は3次元空間とは別の余剰次元に伝わること、 そして最後の謎「未来人はなぜあんなにまわりくどいのか」では映画「2001年宇宙の旅」をとりあげて説明がありました。 いろいろなSF映画との関連のお話もあり、時間があっという間に過ぎてしまいました。 　　参加24名

第51回「ブラックホール　−　謎の解明と最新鋭天文衛星 を使った新たな探査法 」　
山口正輝さん　(甲南大学　理工学部　特任研究員）のお話
自己紹介・研究紹介の後、ブラックホール（以下BH）の性質とX線観測によるBH（候補）の発見、 いろいろなBHとして・星質量BH（太陽質量の3-30倍、60個ほど発見、重い星が起源）・中間質量BH （いくつかの候補発見、起源は諸説あり）・超大質量のBH（太陽質量の100万倍以上、すべての銀河 中心に存在、起源はガス降着？合体？、宇宙開闢1/10の時間でどうやってできる？）の説明があり、 金属量が多い星はガスで飛ばされて大質量BHを作りにくいこと、金属量が少ない星（宇宙初期の星） が大質量のBHをつくるとのお話がありました。
重力波望遠鏡LIGOによるBH連星合体観測は銀河系外とのお話の後、銀河系内で見つかったBHの年毎の累積数、 そのうち重さがわかっているのは数個（太陽質量の5-10倍）しかなく太陽の20倍以上のBHは見つかっていないこと、 そして、X線観測以外の方法でBHを見つける新たな方法として、�@星の動きを観測して相手がいることを 突き止める（連星）�A相手がBH（重い）であることを確認する、具体的には位置天文観測衛星ガイア衛星に ついてお話がありました。 ガイア衛星は、位置決定精度が10マイクロ秒角（世界最高）、全天10億個、20等星までを観測、2020年に 連星データを公開予定。ここから発見されるBHの推定数は、�@星の集団からどれくらいの割合がBH-恒星連星 になるか？�A銀河系内にいるBH-恒星連星の数は？�Bどのくらいの割合でガイア衛星で検出できるか？ 結果は200-1000個見つかると推定しているが他の研究者では20万・4千ｰ1万・500など諸説あり、2020年に はBHの発見数が2桁増えている可能性やLIGOで見つかったような大質量のBH（宇宙初期の星からできた？） が見つかっているかもしれない、という期待をお話されました。
質疑応答も大変活発に行われました。 　　参加19名

第50回「宇宙生物学 〜太陽系の果てに生命を探す〜」　
堀　安範さん（自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター、国立天文台 光赤外研究部（併任）特任助教 ）のお話
太陽系の果てに生命を探す、何を探せば生命を発見できるか、をテーマに様々なトピックについて話されました。
太陽系外惑星を直接撮影は、(1)コロナグラフ撮影（星を覆い隠す）(2)補償光学（地球大気の揺らぎによる像の ぼやけの補正）によってなされ、既に30個の系外惑星の直接撮像が得られています。 将来的に波長ごとの光度分布の測定により惑星表面・大気の物質がわかることが期待されます。
ケプラー望遠鏡による系外惑星（白鳥座方向）の発見は4000個に及んでいます。その約10％が地球サイズの惑星を 持ち、約5％が生命可能と考えられます。最近（2018年4月18日）全天走査型望遠鏡TESSが打ち上げられ、 まもなく観測が開始されます。
太陽が一つでない世界（周連星惑星）も発見されています。連星率は44+-2%に及ぶことから、珍しくない存在です。 宇宙を漂う惑星（浮遊惑星）は重力マイクロレンズ効果を用いて観測されており、恒星の数の1/4に達すると 推定されています。太陽系の近くにある系外惑星としては、トラピスト１（39.6光年、7個の地球サイズ惑星）、 プロキシマ・ケンタウリb（4.2光年、地球の1.27倍）、ロス128b、等があります。炭素/酸素の比率が大きい "ダイアモンド星"も見つかっています。
地球における水の量は0.023%、平均の深さ〜4km、生命に適した奇跡の星と云えます。地球の平均気温は18度で 液体の水が存在します（habitable planet)、一方、金星は464度の暴走温室、火星は-63度の全球凍結。
誕生時の太陽は30%程暗かったにも関わらず、地球に海が存在したことが分かっています（暗い太陽のパラドックス）。 最近の研究で、炭酸ガスの温室効果だけではパラドックスは解けないことが分かっています。 その後、3度にわたって（22憶年前、7憶年前、6憶年前）-30〜-50度の全球凍結の時代（400万年〜3000万年） がありました。全球凍結の直後に炭酸ガスたっぷりの環境でシアノバクテリアが大繁殖して大気中の酸素量が 急増しました。
何を見れば、生命の痕跡が分かるだろうか？
1)有機物？酸素？---大気成分 　　2)陸・海?植生? ---反射光 　　3)L型アミノ酸? 　　
全て、これから。 　　参加15名

第49回「スパコンで再現する超新星爆発」　
滝脇　知也さん（国立天文台 理論研究部 助教）のお話
自己紹介の後、歴史から見た超新星爆発として「明月記」「ティコ」などの例の紹介、超新星は星の 一生（ガス雲−主系列星−赤色超巨星−超新星爆発）で最期に起こす大爆発であること、「名は体を 表さず」として、新星、超新星(Ia）、超新星（�U、Ib、Ic)、ガンマ線バーストなどの説明、発生頻度 として一つの銀河では100年に1回程度起きること、などの説明があり、次に隣りの銀河で起きた超新星爆発 1987aについて、太陽の10^9倍の明るさ、光度の時間変化、爆発前は青色超巨星、超新星残骸 、超巨星の大きさ、などのお話がありました。続いて、星はなぜ輝くとして核融合、星の進化として 核融合の変遷、質量で決まる星の運命、元素周期表でみる元素の生成、星の進化と重力不安定、原子核 と束縛エネルギー、原始中性子星の誕生、ブラックホールとは、などの解説がありました。次に、 超新星爆発プロセスの仮説として日本くらいの鉄球（液体）が1秒で山手線サイズになり数日で爆発 すること、原始中性子星の誕生とニュートリノの放射、中性子星の重力エネルギー規模、ニュートリノ の大きさと物にぶつかる可能性、超新星爆発と卵を電子レンジで爆発させることとの比較、そして シミュレーションの結果として、１D球対象のシミュレーションでは爆発せずスパコン京で３D シミュレーションを行い爆発が起きたこと、対流により熱が運搬され衝撃波が膨張して爆発すること、 などの説明の後、重力波・光・ニュートリノによるマルチメッセンジャー天文学、超新星が光る数日前に ニュートリノが検出できる可能性などの説明がありました。質問も多く密度の濃い時間でした。　　 　　参加15名

第48回「太陽系外惑星探査からアストロバイオロジーへ」　
日下部　展彦さん（アストロバイオロジーセンター　特任専門員、国立天文台 光赤外研究部　併任 ）のお話
国立天文台作成のソフトMitakaを使い、系外惑星の位置や太陽系から宇宙全体を俯瞰したお話の後、 アストロバイオロジーセンターの紹介、ご自身が関わられた岡山天体物理観測所の3色同時トランジット 観測装置MuSCATとスペインの1.5m望遠鏡MuSCAT2についてのお話がありました。 次に、惑星の定義、太陽系外惑星探査の歴史、ドレイクの方程式、うちゅうじんっているの？の答え、 地球上の極限生物、地球の水、火星・金星の環境、エウロパ・エンケラドス・タイタンの解説があり、 地球型惑星を探すケプラー計画で見つけたもの、TRAPIST1とハビタブルゾーン、様々な系外惑星発見に 向けた取り組みのお話の後、アストロバイオロジーは、宇宙における生命を科学的に究明する分野であり 天文学・地球科学・生物学・分子科学など異分野が融合した分野であること、太陽系外惑星探査の 観測・理論・装置の開発があることのお話がありました。そして、バイオマーカーの例として光合成 とレッドエッジ、赤色矮星下の光合成の議論の紹介の後、まとめとして系外惑星が普遍的に存在すること、 ハビタブルゾーンにおける生命の可能性を探る研究が進められていること、異分野融合による研究が 進められていること、最後にプロキシマケンタウルスに実際に行こうという計画のお話で締めくくりました。 その後、参加者から多くの質問がありました。　　　　参加17名

第47回「空の虹色のいろいろ」　
綾塚祐二さん（天空博物館 製作者）のお話
ロバート　グリーンラーの言葉「世の中にはわれわれの大部分がまだ誰も見たことがない魅惑的な事物で、 はっきりと目の前にありながら気が付かないものがたくさんある」から始まり、虹を見たことがありますか？、 暈は？彩雲は？という問いかけ、大気光象、主虹、副虹、環天頂アーク、環水平アーク、内暈、上端接弧など を写真で紹介後、綾塚さんの自己紹介がありました。 次に「虹の見える仕組み」について、光がどのように水滴入り内部で反射しまた屈折して水滴からどの方向に 出て行くか、波長による屈折率の違い、副虹は一回反射が多く主虹とは水滴内の曲がり方が逆になるので色が 逆になる、などの説明がありました。 次に、暈の見える仕組みとして、雲の中の氷の結晶（六角柱）の四角の面と六角の面で、光がどこから入って どこからどこに出るか、その組合せでいろいろな形の暈が見えるとして、内暈、幻日、環天頂アーク、 環水平アーク、上端接弧、幻日環、上部ラテラルアーク、太陽柱などについて、写真とシミュレーションソフトの 結果などで説明がありました。 次に彩雲については雲の水滴による回折として説明があり、雲粒以外の例として花粉光環、火山噴火による ビショップの環、続いて、後方散乱（光輪、ブロッケンの虹）、光芒、反薄明光線、地球影の説明が ありました。 そして、虹、暈、彩雲はどのようなときに見えるか、観察の注意点、撮影方法、画像処理について説明があり、 最後に綾塚祐二さんのウェブサイト「天空博物館」
（http://www.asahi-net.or.jp/~cg1y-aytk/ao/）
と関連書籍の紹介がありました。身近にありながら気が付いていない光の現象について 再認識するひとときでした。　　　　参加14名

第46回「日本語と科学−日本語の科学が世界を変える」　
松尾　義之さん(科学ジャーナリスト）のお話
まず、2017年に日本生まれの英国育ちのカズオイシグロがノーベル文学賞を受賞したこと、 2000年代には多くの日本人受賞者がいて、多くの受賞候補者がいること、21世紀で科学の分野で 新しいことに挑戦している国は日本と少しの国であることなどのお話があり、現代の革新的な技術で 日本産の技術として、液晶パネル、LED、GPSによるカーナビ、プリウス、太陽電池、垂直磁気記録、 デジカメ＋インクジェットプリンタ、リチウムイオン電池、IPS細胞、省エネ技術などについての お話がありました。 次に、何故日本の科学と技術は超一流になれたのか、として経済的な繁栄、政府・民間の研究投資、 教育レベルの高さ、国民皆保険、社会福祉、江戸時代以来の学問の伝統などの指摘があり、 日本の科学は日本語でやっていること、中国でも科学用語は日本語から来ているものが多いことを 日清戦争後の中国からの留学を例にお話されました。 そして、科学者の不正について発明と発見の差についてのお話の後、質疑を交えながら科学雑誌の話、 日本人が英語で話のが下手な理由、音訓読みや同音異義語など日本語の特徴のお話など多くの話題が 提供されました。　　　　参加15名