なぜ「オウムアムア」や「ボリソフ」のような星間天体が系外惑星への手がかりを持っているのか

2017年10月17日と18日、ハワイのマウイ島の火山の頂上付近に置かれた大型望遠鏡の視野を、異常な物体が横切っていった。 Pan-STARRS1 望遠鏡は、小惑星や彗星の接近などの一時的な現象がないか空を調査するように設計されています。 しかし、これは違いました。その物体は重力によって太陽や他の天体に束縛されていませんでした。 別のところから届いていたのです。

この謎の物体は、太陽系を通過することが観測された星間空間からの最初の訪問者でした。 天文学者らは、「遠くから最初に到着する使者」という意味のハワイ語を借りて、1I/’オウムアムアと名付けました。 2年後の2019年8月、アマチュア天文学者のゲンナディー・ボリソフは、現在2I/ボリソフと呼ばれている他の唯一の既知の星間侵入者を、クリミアのナウシュニにあるMARGO天文台で自作の望遠鏡を使用して発見した。

典型的ではありますが、 小惑星と彗星 太陽を周回する太陽系では、オウムアムアとボリソフは天上の遊牧民であり、ほとんどの時間を星間空間をさまよいながら過ごしています。 太陽系にそのような侵入者が存在するという仮説は立てられていたが、科学者らはそのような侵入者は稀であると予想していた。 ドイツのユーリッヒ スーパーコンピューティング センターの天体物理学者スザンネ ファルツナー氏は、「まさか観測できるとは思っていませんでした」と語る。 少なくとも彼女の生涯にはそうではなかった。

これら 2 つの発見により、科学者たちは現在、星間侵入者がはるかに一般的であると疑っています。 現在、海王星の軌道内だけでも、オウムアムアサイズの星間天体が約 10,000 個存在する可能性があると、その概要の共著者である UCLA の惑星科学者デイビッド ジュイット氏は推定しています。 星間侵入者に関する現在の理解 2023年に 天文学と天体物理学の年次総説。

研究者らは、これらの異星天体がどこから来たのか、どのようにして銀河をさまようことになったのかなど、これらの異星天体に関する基本的な疑問に答えるのに忙しい。 侵入者は、遠く離れた惑星系の特徴を調査する新しい方法を提供する可能性もあります。

しかし、まずは天文学者がより多くのそれらを発見する必要があります。

「現時点では少し遅れています」とジュイット氏は言う。 「しかし、私たちはさらに多くのことを期待しています。」

エイリアンの起源

少なくとも 18 世紀初頭以来、天文学者は星間天体が存在する可能性を検討してきました。 最近では、太陽系が巨大惑星との重力相互作用により、はるか昔に自らの小さな天体の集団を星間空間の空隙に送り込んだことがコンピューターモデルによって示された。

科学者らは、侵入者のほとんどは氷の物質で構成された系外彗星であると予想していた。 ボリソフはこのプロフィールに当てはまります。太陽に接近する間に蒸発した氷によって生成されたガスと塵でできた尾を持っていました。 これは、一酸化炭素などのガスが岩石に凍りつくほど気温が低い惑星系の外側領域で発生したことを示唆している。 ある時点で、何かがボリソフを直径約1キロほど星系外に放り出した。

潜在的な原因の 1 つは恒星のフライバイです。 ある論文によると、通過する恒星の重力によって、微惑星として知られる小さな天体が系の外側から弾き出される可能性があるという。 ファルツナーが主導した最近の研究。 また、小惑星や彗星が惑星の重力の牽引力によって小さな天体の速度が上がり、星の支配から逃れられるほどに接近した場合、巨大惑星は惑星系の外側領域から物体を弾き出す可能性がある。 海王星が初期の太陽系で行ったと考えられているように、惑星が惑星系を移動するときにも接近が起こる可能性があります。

「一方、オウムアムアは科学者が期待していたものではありません。 観察によると、それはかなり細長く、おそらく長さは240メートル、幅は40メートルほどです。 また、ボリソフとは異なり、ガスや塵の活動は見られなかったため、氷が形成するには温度が高すぎる恒星の近くで発生した可能性が高まっている。 もしこれが事実であれば、恒星のフライバイや巨大惑星はおそらくその物体をその系から引き抜くことができなかったでしょう。 代わりに、それはその星の死の苦しみの間に放出された可能性があります。死にかけている星からのガスのパルスが惑星や微惑星を外側に押し出し、それらの一部を星間空間に飛ばすほど軌道を不安定にする可能性があります。

しかし、オウムアムアがその系の寒い外側の領域で実際に形成され、太陽に近づくにつれて望遠鏡では検出されないガス尾を発達させた可能性はあります。 1つの手がかりは、この物体が太陽系の重力だけから予想されるよりも速くなったということだ。 最近の研究によると、 このような増加は、少量の水素ガスの放出によってもたらされた可能性があります 望遠鏡では検出できなかったのです。 私たちの太陽系にはいくつかの小惑星があります 別の研究によると、水蒸気のガス放出によって同様の促進が得られた可能性があります。 ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による将来の観測と、 JAXA はやぶさ２延長ミッション （2031年に「暗黒彗星」として知られるこれらの太陽系小惑星の1つと合流する予定）は、低レベルのガス放出を検出する可能性がある。

「様子を見なければなりませんが、それらは『オウムアムア』の類似物である可能性があります」と、ジュイット氏と星間侵入者のレビューの共著者であるコーネル大学の惑星科学者ダリル・セリグマン氏は言う。

遊牧民を探す

より多くの侵入者からのより多くのデータが、これらの疑問の一部を解決するのに役立つかもしれません。 これらのデータを収集するために、科学者は物体が太陽系を通過するときに、より高い確率で物体を検出する必要があります。 「もし、Pan-STARRS1がその夜に私たちがどこで行ったかを観察しなかったら、『オウムアムア』は決して発見されなかった可能性が高いです」と、望遠鏡のデータから侵入者を発見した元ハワイ大学の天文学者ロバート・ウェリクは言う。

今後の 時空の遺産調査 ベラ・C・ルービン天文台の観測により、天文学者がこれらの高速移動体を発見する可能性が高まることが期待されている。早ければ2025年から、天文台の望遠鏡は数夜ごとに目に見える南の空全体を撮影する予定で、その主鏡の直径はほぼ7メートルである。 Pan-STARRS1 よりも大きく、より遠くのより暗いオブジェクトを見ることができます。 侵入者が検出されると、地上および宇宙に設置された望遠鏡が侵入者を撮影し、侵入者が何でできているかを特定しようとします。 そして、到達可能な目標が発見された場合、欧州宇宙機関と宇宙航空研究開発機構は、 コメット・インターセプターは2029年に打ち上げられる予定で、訪問者を間近で撮影するためにリダイレクトされる可能性がある。

最終的には、天文学者は、 系外惑星の目録1992 年の最初の発見以来、その登録数は 5,500 を超えるまでに増加しました。将来のその目録は、研究者が地球と太陽系がどのような典型的なものであるかという長年の疑問に答えるのに役立つ可能性があります。 星間天体の大規模なサンプルの組成から、生命を維持している可能性のあるものを含む、系外惑星系の天体の構成に関する手がかりが得られる可能性があります。

「微惑星は系外惑星の構成要素です」とコネチカット州ミドルタウンのウェスレアン大学の天文学者メレディス・ヒューズは言う。 これは、彼らが「居住可能な環境を含む環境の多様性に関する情報を提供できる」ことを意味します。

現在、「オウムアムアは海王星の軌道の外側にあり、ボリソフ彗星はほぼ同じくらいの距離にあります。」 彼らは再び旅を続けます 星間空間、次に何が起こるかは誰にもわかりません。 おそらく彼らは宇宙の広大な虚空を永遠にさまようことになるか、あるいは星に捕らえられることになるかもしれない。 あるいは、彼らは新しい惑星系で進化するガスと塵の円盤に崩壊し、再び旅を始める可能性があります。

天文学者らは、天の川には観測可能な宇宙の星よりも多くの星間天体が存在する可能性があると推定している。 それらをさらに見つければ、宇宙の謎を探る新しい方法が提供されるでしょう。

「本当にすごいのは、星間物体が私たちにやって来ることです」とファルツナー氏は言う。

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テオ・ニシトプロス 地球と宇宙の科学ニュースを担当するフリーライターです。

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