本当の三体世界はどこにあるのでしょうか？それはSF小説で描かれているのと同じでしょうか?

現在テレビシリーズ「三体」が放送中です。世界最高のSF賞を受賞した同名小説を原作としたこのテレビシリーズは、人々に混乱した世界をもたらすだろう。そこに描かれる三体人たちは、3つの太陽がある時空に住み、想像を絶する過酷な環境を経験しています。

現実世界にそんな場所が存在するのでしょうか？実際、ある程度の科学知識を持つ友人は、「三体問題」で説明されている三太陽系世界が、地球から約4.3光年離れた恒星系を背景に作られたことを知っています。そこには実際に 3 つの太陽があり、3 つの星で構成された三重星系です。

この三重星系はアルファ・ケンタウリ、別名アルファ・ケンタウリと呼ばれています。それは A、B、C の 3 つの星で構成されています。最大の星 A は、太陽に匹敵する質量を持つ星です。非常に近いため、見かけの等級は -0.01 と非常に明るいです。 2 番目の星 B は太陽よりわずかに小さく、質量は太陽の約 0.9 倍で、明るさも太陽より暗く、見かけの等級は約 1.33 です。

星Aと星Bの距離は比較的近く、太陽と天王星、海王星の間の距離とほぼ同じ約36億キロメートルしかないため、私たちの位置から肉眼で見えるアルファケンタウリは、実際にはこれら2つの星の明るさが重なり合ったもので、見かけの等級は-0.27に達し、全天で3番目に明るい星になります。

三重Cはその中で最も小さい恒星であり、その質量は太陽のわずか0.122倍と不釣り合いに小さい。明るさも非常に弱く、見かけの等級はわずか 11 程度です。人間の目にはまったく見えず、見るには大型の天体望遠鏡を使用する必要があります。

この星 C は私たちに最も近い星で、わずか 4.22 光年しか離れていないため、「プロキシマ ケンタウリ」と呼ばれています。宇宙から見れば、それは近い隣人です。

この三重星系は、「三体問題」で説明されているようにまったく規則性がないわけではなく、非常に規則的に動いています。長男と次男は比較的仲が良く、デュエットをしたりもします。一方、プロキシマ・ケンタウリは0.2光年離れており、最長の恒星系と2番目の恒星系の周りを公転しており、1周するのに547,000年かかります。

小説『三体』はこの三重星系を背景として書かれていますが、三重星系は導入としてのみ使用されています。天体環境とストーリーは完全に架空のものです。トリソララン、安定期、混沌期、そしてその世界で不規則に荒れ狂う3つの太陽はすべて著者の空想であり、アルファケンタウリ系の実際の状況ではありません。

最新の観測研究により、地球に最も近いプロキシマ・ケンタウリには少なくとも3つの惑星が存在することが判明した。惑星のコーディング規則によれば、これらはプロキシマ b、プロキシマ c、プロキシマ d と呼ばれます。しかし、プロキシマ・ケンタウリの状況についてはまだほとんどわかっていない。なぜなら、大型の天体望遠鏡でも、プロキシマ・ケンタウリは薄暗い赤い明るい点としてしか見えず、惑星どころか恒星の丸い表面さえも見ることができないからだ。

人類は、これらの惑星の動きによって恒星に生じる陰影や重力の摂動を通じて、これらの惑星を発見しました。科学者たちは、これらの現象によって引き起こされるスペクトルの微妙な変化を通じて、彼らが所有する惑星の全体的な状況を分析し、計算しました。その後、科学的なモデリングを通じて、彼らはプロキシマ・ケンタウリとその惑星について基本的な理解を深め、プロキシマbに生命が存在する可能性があると信じました。

プロキシマ・ケンタウリは、質量が太陽の約9分の1、直径が太陽の約7分の1の赤色矮星です。赤色矮星は中心核の圧力が小さく、核融合の強度が低いため、明るさが弱い。プロキシマ・ケンタウリの表面温度は約2800Kで太陽の半分以下、明るさは太陽のわずか15500分の1です。

このように、プロキシマbは主星からわずか700万キロメートルしか離れておらず、これは水星と太陽の距離の約12％に過ぎませんが、地球と同様に主星のハビタブルゾーン内にあります。いわゆるハビタブルゾーンとは、恒星と惑星の間の適切な距離を指し、この距離で形成される惑星の表面温度は液体の水の存在に適しています。

プロキシマbは主星に近すぎるため、月が地球に潮汐固定されているのと同じように、プロキシマ・ケンタウリに潮汐固定されている可能性があることが研究で示唆されている。つまり、その自転と公転は同期しており、片側は常にプロキシマ・ケンタウリに面し、もう片側は常にプロキシマ・ケンタウリから離れた方向を向いています。このように、太陽から遠い側と太陽に面している側では温度が全く異なります。太陽に面した側の温度は常に高く、太陽に面していない側の温度は常に非常に低く、季節による変化はありません。

プロキシマbは水星のように太陽と3:2の軌道共鳴を形成し、つまり太陽の周りを2回公転し、3回自転するという推測もあります。このように、常に太陽を向いているわけではありません。季節が変わると、環境や気候もずっと良くなります。プロキシマbの公転周期は11.2日（地球日、以下同様）である。 3:2 軌道共鳴が形成される場合、その自転周期は 7.46 日になります。

プロキシマ b の表面に液体の水と厚い大気があれば、生命が存在する可能性があります。プロキシマ b がプロキシマ・ケンタウリに潮汐固定されている場合、これらの生命は薄明帯、つまり太陽が輝く昼間と太陽が輝かない夜間の境界に存在する可能性があります。プロキシマ b が 3:2 の軌道共鳴を形成すれば、環境ははるかに穏やかになり、平均気温は地球と同程度になるでしょう。こうすることで、生命の存在の可能性と領域はより大きくなります。

では、プロキシマ b での生命は「三体問題」で描かれているほど恐ろしいものなのでしょうか?

絶対に違います。プロキシマ・ケンタウリは安定した三重星系にあるため、2つの主要な恒星系AとBの周りを公転しており、一周するのに547,000年かかります。プロキシマ b の生命に視力があったとしたら、彼らが見る太陽はプロキシマ・ケンタウリだけでしょう。他の 2 つの太陽はプロキシマ b から 0.2 光年離れているため、見かけの等級が約 -6.66 (金星は -4.6) で、金星よりわずかに明るい星のように見えます。

したがって、プロキシマ b の生命は、SF 小説「三体」に出てくる混沌とした時代の恐怖を経験することは決してないだろう。彼らは、空に太陽だけを見ます。太陽は、動かずに輝いているか（潮汐ロックの場合）、7.46地球日ごとに昇ったり沈んだりします（3:2軌道共鳴の場合）。そして、「三体問題」でいわゆる「不変時代」で平和な生活を送ります。

それで、プロキシマ・ケンタウリでの生活は地球での生活よりも快適なのでしょうか?いいえ、実際、そこの環境は地球よりもはるかに悪いのです。この厳しさの主な理由は、赤色矮星がフレア星の特性を持っていることです。フレア星は、明るさが予測できないほど変化することが多く、数分以内に数等級変化し、その後ゆっくりと回復する変光星です。

この明るさの変化は、恒星の彩層における大規模なフレアによって引き起こされます。この激しい爆発には、強力な電波バーストやX線バーストも伴います。したがって、この爆発は生命にとって致命的です。

プロキシマ・ケンタウリは典型的なフレア星です。 2019年、科学者たちはそこで巨大な光学フレアが噴出するのを観測した。そのエネルギー総量は160兆ジュールで、これは広島型原爆3000億個が同時に爆発したのと同等である。この放射線はわずか700万キロ離れたプロキシマbに到達し、生命への打撃は壊滅的なものとなるでしょう。

この種の巨大なエネルギーフレアは太陽にも現れますが、通常は10年から20年に1度しか発生しません。地球は太陽からプロキシマbまでの距離がプロキシマ・ケンタウリまでの距離の20倍なので、脅威ははるかに小さい。プロキシマ・ケンタウリでは、数週間ごとにこの種の爆発が発生しており、これがプロキシマbにおける生命の存在に対する最大の脅威となっている。

このため、科学者たちは、プロキシマ b の環境が生命の存在を許容できるかどうかはまだ不明だと考えています。たとえ生命が存在するとしても、それは極めて低レベルの生命である可能性があります。彼らは薄明帯に存在しているか、深海や地中に隠れている可能性があり、頻繁に発生する致命的な放射線の爆発を回避できる可能性がある。

このように、プロキシマbに生命が存在するとしても、生活環境は小説『三体』で描かれているほど劣悪ではないものの、生命が生存し、繁殖するのは依然として非常に困難です。もしそこに『三体』に出てくるような「オアシス級の科学者」がいたとしたら、巨大な太陽フレアを観測した時に彼らが発する警告は「すぐに脱水症状を起こしなさい」ではなく、「すぐに潜りなさい」とか「すぐに地下を掘れ」といったものだっただろう。

2022年2月、天文学者はプロキシマ・ケンタウリの3番目の惑星、プロキシマdを発見しました。この惑星は主星からわずか 433 万キロメートルしか離れておらず、質量は地球の 4 分の 1 程度しかありません。この惑星はプロキシマ・ケンタウリを5.12日で一周しており、これまでに太陽系外で発見された惑星の中で最も小さい。研究によれば、この惑星には液体の水と生命も存在する可能性があるそうですが、今日は詳細には触れません。

つまり、困ったときの友こそ真の友なのです。人類は、この最も近い隣人である恒星に対して興味と好奇心に満ちており、そこに自分たちを理解してくれる友人がいることを期待しています。

プロキシマ・ケンタウリは太陽よりも古く、約48億5000万歳なので、そこでの生命の起源は地球よりもさらに古い可能性があります。赤色矮星の寿命は非常に長い。プロキシマ・ケンタウリの寿命は1000億年以上、あるいは1兆年にも達する可能性があり、これは太陽の寿命の数百倍に相当します。したがって、そこでは太陽系よりも生命が発達する余地が大きいでしょう。

しかし、これらすべてが今実際にどのようになっているのかはわかりません。人類の科学が進歩し続け、観測手段が十分に強力になるまで、あるいは探査機を現場に送り込んで調べるまで、私たちにできることは何もない。これにはどれくらい時間がかかりますか?これは別の話題です。興味のある友人は、Space-Time Communicationsで公開された記事に注目し、一緒に議論することができます。

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