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ダイソン・スフィアは存在するか？：「タビーの星」への探求

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前回は広大な宇宙に存在する知的生命体の文明レベルを分類した“カルダシェフ・スケール（Kardashev scale）”というものについて説明しました(*1, *2)。その中でType IIの文明の定義に“太陽のような恒星１個のエネルギーを使いこなす：ダイソン球（Dyson sphere）の建設が可能なレベル”という記載がありました。

ダイソン球とは、図１画像のように太陽のような恒星を丸ごと包み込むような構造体と考えられ、その恒星から放出されるエネルギーを最大効率で吸収し活用するシステムと考えられています。その形状は様々なバリエーションが考えられていますが、“恒星からのエネルギーを効率良く吸収するシステム”というコンセプトです。

前回お話ししたように、ダイソン球の名前の由来となっているF.J. Dyson氏は元々は人工的生存圏（artificial biosphere）という意味で高度文明のスペースコロニーなどを意図していたようですが(*3)、その概念が修飾されてカルダシェフ氏や他の科学者らには図のような恒星規模の巨大球体として認識された経緯があるようです。

このような高度な文明による人工物が本当に存在するのでしょうか？このような構造体が実在した場合、星からの光が不規則に変化することが予想されます。今回はその可能性を秘めた天体の研究を紹介していきます。UFOが認定された現代の概念に従って、あらゆる固定観念を捨てて柔軟な思考で真実を探求していきましょう。


・一般的な変光星
変光星とは太陽のような恒星の中で光度が変化するタイプの星を指します。変光星の中でも一定の周期で明るさが変化する変光星のことを脈動変光星(Pulsating variable, Figure 2)と定義されていますが、一般的にその原理は「星が膨張と収縮を一定間隔で繰り返す、あるいは一定の周期で星が変形するため」とされています(*4, *5)。

我々が住む地球のような惑星は鉄が主成分の中心核、岩石が中心のマントルからなる固体型惑星であり太陽系の水星・金星・火星なども同じ仲間に分類されます。固体型惑星からすると「星が膨張したり収縮したりする」という現象は想像しにくいですが、太陽のような恒星はほぼ水素とヘリウムで構成されており、ガスの核反応が常に起こっている状態です。このような恒星の中では一定周期で膨張／収縮を繰り返すミラ型変光星(*5)やケフェイド(セファイド)変光星(*6)というタイプが知られています。

・NASAによるケプラーミッション
2009年にケプラー宇宙望遠鏡がNASAによって打ち上げられました(Figure 3, *7)。この探査機は太陽系外の惑星探査ミッションのために打ち上げられたもので、銀河系内での地球のような生育環境のある惑星の探索を目的の一つとしていました。そのためにケプラーは固定された視野で15万個以上の恒星の明るさを30分毎に計測する光度計が備えられていました。

・奇妙な減光を示す星“KIC 8462852”
そのケプラーミッションのデータ解析の中で、2016年エール大学の天文学者タベサ＝ボヤジアン (Tabetha S Boyajian)氏が奇妙な星についての研究報告を公表しました(*8)。図４は観測データの一部ですが、グラフの横軸は観測の日数、縦軸はある恒星“KIC8462852”の相対光度を示しています。これを見ると図１に挙げたような周期的な変光を繰り返すのではなく、減光(DIP)が不規則に出現していることが分かります。

特に図４下段に拡大されていますが800日目付近の光度の落ち込み(D800)、1500日目付近の光度の落ち込み(D1500)は特に目立っていて、最大で20%以上も光度が低下しています。しかも光度の低下も一定ではなく、D1500では不規則な減光が集中して出現しています。この原因について調査が進められました。

・恒星KIC8462852の基本データは？
KIC8462852ははくちょう座の方向に地球から1480光年離れた場所に存在します。この星のスペクトル分析や色温度関係に当てはめると、温度は約6780K(約6500℃）で太陽(約5770K）に比べると1000度ほど高温、質量は太陽の1.43倍、光度は太陽の4.68倍、直径は太陽の1.58倍であることが分かりました。我々の見ている太陽よりやや大きいですがほぼ同規模の恒星であると考えられます。

・減光の原因はKIC8462852の惑星？
“KIC8462852の惑星によって光が遮られた”という仮説は成り立つでしょうか。まず我々の太陽系で考えてみましょう。太陽系最大の惑星木星は地球と比べると直径が11倍、質量は318倍と非常に大きな惑星です。しかし太陽と比べると木星でも半径は太陽の1/10、質量は1/1000というサイズです。

無限遠方から太陽系を観測したときに太陽とその惑星のサイズ比は図５のように見えます。この真ん中に見える大きな惑星が木星ですが、それでも太陽に比べるとこの程度の大きさになります。太陽と木星の直径の比率は10 : 1なので、投影サイズ（面積比）は100 : 1となり、木星が太陽の光を遮ったとしても最大で1%程度の減光にしかなりません。

さらに太陽より約1.6倍大きなKIC8462852の22%も光を遮るような惑星は存在可能でしょうか。ここまで大きな星になると惑星ではなく褐色矮星（かっしょくわいせい: brown dwarf, *9）という太陽の一歩手前の段階の星になります。これらの場合は温度が数百K〜2000Kの温度になり可視光線の光度よりも赤外線領域の光度が高くなりますが、赤外線領域の過剰な電磁波は検出されず、大きな惑星や褐色矮星は否定的と考えられてます。

・KIC8462852の伴星の影響？
さらにKIC8462852をイギリスの赤外線望遠鏡（United Kingdom Infra-Red Telescope: UKIRT)で観測したところその信号分布が非対称であることから「KIC8462852の近くに暗い伴星がある」ということが示唆されました。そこでさらに世界第2位の口径を有するハワイ・マウナケア山頂にあるKeck-II赤外線望遠鏡を用いて高精度な観測が行われました。
結果、図６に示すようにKIC8462852から約2秒角離れた位置に実際に暗い伴星が存在することが確認されました。

分析ではこの天体はKIC8462852の近くにある星でほぼ間違いない、そして太陽質量の0.4倍以下の褐色矮星であると推定されています。そして偶発的に近くを通過した天体ではなくKIC8462852を公転する伴星であると考えられます。しかしこの天体の公転角度や周期、質量を可変的にシミュレーションしてもKIC8462852の“謎の減光”を説明するものにはなりませんでした。

・小惑星や彗星群の影響？
この謎の減光現象に対して“彗星群の通過”、“小規模惑星の衝突”といった仮説がNASA研究グループからも提唱されていました(図７想像図、*10)。そこで研究グループはスピッツァー宇宙望遠鏡(*11)や広視野赤外線探査機(WISE: Wide-field Infrared Survey Explorer, *12)を用いてKIC8462852の解析を行いました（図８）。

もしKIC8462852の減光が“彗星群の通過”であればその彗星から放出される塵からの赤外線放出が観測され、“小惑星の衝突”等によるものであれば同様に赤外線が観測されるであろうという予測です。しかし結果としては予想を裏付けるような赤外線の放出は観測されませんでした(*13)。通常考えられる彗星の塵や小惑星衝突による減光は否定的であり、もしかしたら“冷たい彗星群”の可能性はあるかもしれないと結論づけられました。

・“彗星群説”の残された可能性はあるか？
“赤外線を放出するような熱反応のある小天体群”という仮説は先程の赤外線望遠鏡観測によって否定されましたが、“ならば冷たい彗星群なのではないか”という仮説で彗星群説を支持する意見もありました(*10)。そこでまた別の天文学者がハーバード大学のデータアーカイブから1890年から 1989年まで100年にわたるKIC8462852についての記録を解析しました(図９、*14)。

この研究は100年に及ぶ観測データを遡った解析ですが、その結果は意外なことに「KIC8462852は年間0.164等級の割合で100年間の間徐々に減光している」という結果が示されました。また「このような100年にわたる減光は前例がない」「急峻な減光もユニークな現象」としています。「これらの減光を彗星で説明するならば、直径200kmもの巨大な彗星が64万8000個通過しなければならない」という分析をしており、“彗星群、小惑星衝突説”はいずれも否定的と考えられます。

・他の研究解析
その後も「カラースペクトル分析によって減光現象ではスペクトルによる違いがあることがわかった(*15)」という、完全に不透明なものではなく塵による減光を支持する報告や、「KIC8462852が惑星を吸収することによって減光や一過性の増光が起こっている(*16)」という新説を提案する天文学者も出てきました。
しかし、どの説も「100年に及ぶ長期的な減光」「不規則な減光の頻度」「極端な減光(DIP)のメカニズム」は未だ解明されていません。

・KIC8462852の別名“タビーの星”
この”謎の減光を示す恒星”は天文学的にはKIC8462852と命名されていますが天文学者の間では「タビーの星(Tabby's Star)」や「ボヤジアンの星(Boyajian's Star)」というように最初の研究報告者の名前をとった愛称で広く知られています。やはり「高度な地球外生命体の存在か？」「もしかするとダイソン球なのか？」という疑問は皆どこかで持っており、地球外生命体支持派や自然現象支持派もいずれの立場からも熱心に研究が進められています。いずれにしてもはるか遠くの一つの恒星に対して短期間で多くの研究がなされていることから、この星に対する関心の高さが伺えます。

この「タビーの星」に関しては、「人類の考え付く範囲内でこの減光現象を説明できる理論はない」というのが現状です。


・別のタイプの変光星「アルゴル型変光星」
ここでまた別の“謎の星”を紹介します。冒頭で図２に挙げた変光性は一定周期の波のような波形を示していますが、実は不規則なタイプの「アルゴル型変光星(Algol-type variable, *17, *18)」というものが知られています。図10に示すように大きな減光と小さな減光を交互に繰り返すパターンで、その周期は比較的長いことが知られています。

原理としては２つの恒星による連星が食の状態になる際に「光度の低い星が手前に来ると大きく光度が下がり、光度の高い星が手前にくると光度が少し下がる」と考えられています。ただし、このタイプが初めて知られたのは1600年代と非常に古く、原理が説明されたのは1780年頃と当時の考え方で説明がなされていました。（解明されてない部分もまだあるようです）

・アルゴル型にもあった“謎の変光星：ぎょしゃ座イプシロン星”
このタイプの変光星の中で以前から注目を集めていたのが「ぎょしゃ座ε(イプシロン)星(Epsilon Aurigae, *19)」です。この星は連星による食変光星と分類されましたが、変光周期が27.1年と非常に長く、減光期間も約2年も続くという異質な星で関心を集めていました。当初の観測データではぎょしゃ座ε星は太陽の15〜20倍ほどの質量と考えられ、減光をもたらす伴星の質量も太陽の10倍程度あると考えられていました。

しかし、「太陽の10倍ほどの質量の星が観測できない」ということは天文学者たちに謎をもたらしていました。また「伴星は小型のブラックホールでは？」という説も提唱されましたがその場合も「周囲の塵やガスから何らかの電磁波や放射線が放出されるはず」ということで何の信号も観測されないことは謎のままでした。

・“ぎょしゃ座ε星の謎”に一筋の光明か
2010年、アメリカの天文学者のハワード（DW Hoard）氏が最先端のスピッツァー望遠鏡を用いてスペクトルエネルギー分析（図11左）を行い、この星の謎に迫る研究成果を報告しました(*20)。その結果、主星のサイズはおよそ太陽の5.9倍、その伴星は太陽の約2.2倍の大きさの恒星で、その伴星は周囲に分厚いガスや塵のような円盤を伴っている（図11右: 想像図）、との解析結果が得られました。

・謎の変光星“ぎょしゃ座ε星”はダイソン球ではなさそう、、、
2010年という比較的最近の研究結果ではぎょしゃ座ε星の質量は太陽の6倍程度に修正され、その伴星も太陽の2.2倍程度の恒星のようですが、伴星は厚い塵の層で覆われているようです。伴星を覆っている厚い塵／ガスの円盤は外径が3.8AU(火星軌道よりやや大きい直径）、平均温度が180度℃前後と推測され、これによって伴星の光が外部に出てこない、と結論づけられています。

ハワード氏の研究で以下のような点が明らかになりました。
　- ぎょしゃ座ε星とその伴星はどちらも恒星と考えられる
　- この伴星は恒星のはずだが存在が分からないくらい光が観測できない
　- ぎょしゃ座ε星の伴星は厚い塵やガスのようなもので覆われている（推測）
　- 伴星を覆っている構造は巨大な外径で円盤状である（推測）
　- 伴星を覆っている構造からは180度℃程度の熱放射が観測される

・アレ？もしかしてこちらの方がダイソン球では？
2010年のハワード氏らの研究成果によって長年謎とされていたアルゴル型変光星“ぎょしゃ座ε星”とその連星による変光メカニズムが図11右や図12（いずれも想像図）のようにイラスト化されています（図12の矢印／コメントは筆者によるもの）。

このようなイラストを見るとぎょしゃ座ε星よりもその伴星の方がダイソン球の特徴を持っているのではないでしょうか。
　- 恒星を包み込むような円盤状構造物
　- 恒星からの光を外部に出さない＝恒星からのエネルギーを効率良く吸収
　- 塵状円盤からの放射熱もエネルギー変換消費産生熱の可能性
　- 物質的生命体が存在可能な空間と温度帯が存在する可能性

さらに時期を考慮するとこのぎょしゃ座ε星の研究が公表されたのは2010年であり、「タビーの星(KIC8462852)」や「ダイソン球」に注目が集まる2015年よりも前のことであったため、この伴星とダイソン球と関連づける発想はまだ無かったかもしれません。検索でも「KIC8462852 ＆ Dyson」では数十件の文献が検索されますが、「Epsilon Aurigae & Dyson」では直接関連した文献はほとんど出てきません。タイミングが合えばぎょしゃ座ε星の方もダイソン球の可能性として注目が高まったかもしれませんね。

今回は地球外生命体によるダイソン球の存在の可能性についてリサーチしてみました。「タビーの星」の謎の減光は人工的な原因によるものか、という疑問に対しては“諸説あるがまだ明確な解は得られてない”というところで「我々の想像を超える超自然現象かもしれないし、高度文明による介入かもしれない」と言えます。また、ぎょしゃ座ε星の謎の変光メカニズムに関しては“ほとんど光を観測できない恒星の存在が示唆された”ことまでは分かりましたが「巨大円盤状構造はまだ推測の域であり、それがダイソン球のような人工的構造物なのかどうかという議論にはまだ至っていない」と言えます。

2020年にUFO情報が公認され、デクラスによって未確認物体に対する国家機密が公開される現代において皆さんの考えはどうでしょうか(*21, *22)。「これらは何かの自然現象で地球外生命体はいない」と思い続けるか、「地球外生命体は存在しているし、人類より高度な宇宙文明は確実にあるだろうな」と思考を拡大していくか、両者で住む次元が変わっていくでしょう。いずれ化石となって風化する社会通念よりも、自分の内にある真実を常に観ながら生活していきましょう。ちなみに今観測している「タビーの星」は1500年前の様子なので、今はとっくに次の進化レベルに到達しているかもしれませんね。

（著者：野宮琢磨）

野宮琢磨　　医師・医学博士
臨床医として２０年以上様々な疾患と患者に接し、身体的問題と同時に精神的問題にも取り組む。基礎研究と臨床研究で数々の英文研究論文を執筆。業績は海外でも評価され、自身が学術論文を執筆するだけではなく、海外の医学学術雑誌から研究論文の査読の依頼も引き受けている。エビデンス偏重主義にならないよう、未開拓の研究分野にも注目。医療の未来を探り続けている。

引用：
*1. N. S. Kardashev. TRANSMISSION OF INFORMATION BY EXTRATERRESTRIAL CIVILIZATIONS. SOVIET ASTRONOMY-AJ　VOL. 8, NO. 2. Translated from Astronomicheskii Zhurnal, Vol. 41, No. 2, pp. 282-287, March-April, 1964
*2. 宇宙規模での地球の文明レベルは？：カルダシェフ・スケール
https://note.com/newlifemagazine/n/n70bc3ea7059a 
*3. FJ Dyson. Search for artificial stellar sources of infrared radiation. Science, 1960 -Vol 131, Issue 3414, pp. 1667-1668
*4. 脈動変光星–Wikipedia. 
https://ja.wikipedia.org/wiki/脈動変光星 
*5. ミラ型変光星–Wikipedia. 
https://ja.wikipedia.org/wiki/ミラ型変光星 
*6. ケフェイド変光星−Wikipedia.
https://ja.wikipedia.org/wiki/ケフェイド変光星 
*7. ケプラー (探査機)–Wikipedia.
https://ja.wikipedia.org/wiki/ケプラー_(探査機) 
*8. T. S. Boyajian, et al. Planet Hunters IX. KIC 8462852 – where’s the flux? MNRAS 457, 3988–4004 (2016)
*9. 褐色矮星−Wikipedia.
https://ja.wikipedia.org/wiki/褐色矮星 
*10. Strange Star Likely Swarmed by Comets. NASA.
https://www.nasa.gov/feature/jpl/strange-star-likely-swarmed-by-comets 
*11. スピッツァー宇宙望遠鏡–Wikipedia.
https://ja.wikipedia.org/wiki/スピッツァー宇宙望遠鏡 
*12. 広視野赤外線探査機(WISE)–Wikipedia.
https://ja.wikipedia.org/wiki/広視野赤外線探査機 
*13. Marengo M, et al. KIC 8462852: THE INFRARED FLUX. The Astrophysical Journal Letters, 814:L15 (5pp), 2015 November 20. doi:10.1088/2041-8205/814/1/L15
*14. Schaefer BE. KIC8462852 Faded at an Average Rate of 0.164±0.013 Magnitudes Per Century From 1890 To 1989. 2016 ApJL 822 L34. DOI 10.3847/2041-8205/822/2/L34.
*15. Deeg HJ, et al. Non-grey dimming events of KIC 8462852 from GTC spectrophotometry. arXiv:1801.00720, 2018.   https://doi.org/10.48550/arXiv.1801.00720 
*16. Metzger BD, et al. Secular Dimming of KIC 8462852 Following its Consumption of a Planet. arXiv:1612.07332, 2017. https://doi.org/10.48550/arXiv.1612.07332 
*17. アルゴル型変光星−天文学辞典
https://astro-dic.jp/algol-type-variable/ 
*18. アルゴル型変光星−Wikipedia.
https://ja.wikipedia.org/wiki/アルゴル型変光星 
*19. ぎょしゃ座イプシロン星−Wikipedia. 
https://ja.wikipedia.org/wiki/ぎょしゃ座イプシロン星 
*20. Hoard DW, et al. Taming the Invisible Monster: System Parameter Constraints for є Aurigae from the Far-ultraviolet to the Mid-infrared. The  Astrophysical Journal, 714 549, 2010. DOI 10.1088/0004-637X/714/1/549
*21. 21世紀、UFOに対する世界の認識
https://note.com/newlifemagazine/n/n675d5dea739e 
*22. UFO情報公開と某大国の動向
https://note.com/newlifemagazine/n/n5e9e3a134353 

画像引用
*a. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Dyson_Sphere_Render.png
*b. https://ja.wikipedia.org/wiki/ミラ型変光星#/media/ファイル:Mira_light_curve.png
*c. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Keplerpacecraft.019e.jpg
*d. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/MilkywaykeplerfovbyCRoberts.jpg?uselang=ja
*e. https://i.redd.it/a-size-comparison-of-our-solar-system-1-000-jupiters-could-v0-imw8qbmp6me81.jpg?s=beffea9f446b7fc56d2358757d7eced0c9a04920
*f. https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia20053-label.jpg
*g. http://www.spitzer.caltech.edu/images/3072-SIRTF-Spitzer-Rendered-against-an-Infrared-100-Micron-Sky
*h. https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17254
*i. https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Algol
*j. https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1580.html
*k. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Epsilon_Aurigae_star_system.png
*l. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dyson_Swarm_-_2.png
*m. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dyson_Bubble.png

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