我々は宇宙で独りぼっちか？
生命を宿す惑星探し

　近年、太陽以外の恒星の周りに惑星（「太陽系外惑星」と言います）が次々と発見され、その数は460個に達しています（2010年7月現在）。太陽系外惑星の発見ラッシュに伴い、地球のように生命を宿す惑星の発見に大きな期待が寄せられています。生命の存在を調べるためには、惑星からの光を直接捉えることが重要です。惑星光を直接捉えることができれば、惑星のスペクトルを調べることができます。惑星のスペクトルからは、大気組成の情報を知ることができるため、生命活動の証拠（「バイオマーカー」と言います）を発見できる可能性を秘めているのです。
　しかしながら、地球のような小さな惑星からの光を直接捉えることは、現在の観測技術では極めて困難です。問題は、恒星が惑星に比べて圧倒的に明るく（100億倍に達すると言われています）、惑星が恒星の光に埋もれてしまうことです。ちょうど、灯台の近くで蛍の光を探すようなものです。蛍（惑星）を探すためには、灯台（恒星）の明かりを消さなければなりません。

光波の制御で恒星を消し
「第2の地球」を捉える

　我々の研究室では、地球外生命の発見という究極の目標に向けて、先端光技術を駆使した観測装置の開発に取り組んでいます。現在、実験室に観測装置のシミュレーターを構築し、性能アップを目指した研究を進めています。
　図1は、「フォトニック結晶」と呼ばれる人工結晶の写真で、開発中の観測装置の心臓部となるものです。マスク中央の透明な部分に、1ミクロン（1ミリメートルの1000分の1）以下のスケールで、周期的な微細パターンが刻みこまれています。このような特殊な人工結晶で光波を精密に制御することにより、光の打ち消し合う干渉を利用して、恒星光だけを強力に消し去ることができます。図2は、地球に似た惑星をもつ恒星を、提案する装置を用いて観測した像の計算機シミュレーション結果です。強力に消された恒星の周りに、3個の「地球」の像が検出されています。我々は、「第2の地球」に生命が発見される日を夢見ながら、日々の研究に取り組んでいます。

図1 開発中の観測装置の心臓部となる
　フォトニック結晶マスク Figure 1：A mask made of photonic crystal,
a key component of our proposed observational
instrument under development.

図2 太陽系外惑星観測の計算機シミュレーション。
　3つの矢印は地球型惑星の像。 Figure 2：Computer simulation for observing extrasolar planets.
Images of Earth-like planets are indicated with arrows.

フォトニック 結晶

屈折率が光の波長以下のスケールで周期的に変化する構造体。 光を自在に制御できる次世代デバイスとして注目されている。

• 無火薬式小型ロケットで
  新市場を創出する
  機械宇宙工学部門
  宇宙環境システム工学研究室
  教授　永田 晴紀
• 宇宙環境を利用した工学研究
  -未来の有人宇宙活動を支える-
  機械宇宙工学部門
  宇宙環境応用工学研究室
  教授　藤田 修、准教授　中村 祐二
• 月面でコンクリートを造る
  -ルナコンクリートについて-
  環境フィールド工学部門
  環境機能マテリアル研究室
  准教授　堀口 敬

• 地球外生命は存在するか？-先端光技術が拓く宇宙のミステリー-
  応用物理学部門
  フォトニクス研究室
  教授　馬場 直志、助教授　村上 尚史
• 宇宙環境が引き起こすプラスティックの強度劣化を予測するために
  機械宇宙工学部門
  材料機能工学研究室
  教授　中村 孝