太陽系の端に隠された構造のヒントが見つかる
2024年9月6日
出典: Science Alert |ミシェル・スター
太陽から十分遠くへ旅すると、太陽系の人口はずっと多くなります。
海王星の軌道の外側には、氷の岩石が広がる広大なリング状の領域、カイパーベルトがあります。ここには、冥王星、 アロコス、そして冷たく暗い他の無数の小さな物体が存在します。
これらはカイパーベルト天体(KBO)として知られており、天文学者たちは太陽から70~90天文単位のところで、その密度が予想外に上昇している兆候を発見したばかりだ。太陽に近いKBOの内側集団との間には、実質的に空の大きな隙間がある。
まるで、カイパーベルトが 2 つ、あるいは少なくとも 2 つの構成要素があるかのように思われます。これは誰も発見するとは予想していなかったことです。
「もしこれが確認されれば、大きな発見となるだろう」と 日本の産業医科大学と千葉工業大学の惑星科学者、吉田芙美は言う。
「原始太陽系星雲はこれまで考えられていたよりもはるかに大きく、これは太陽系における惑星形成過程の研究に影響を与える可能性がある。」
カイパーベルトの天体は、 太陽系に含まれる最も純粋な物質を表していると考えられています。
ベルト自体は、太陽から約 30 天文単位 (天文単位は地球と太陽の平均距離) の海王星の軌道から、太陽から約 50 天文単位まで伸びています。
太陽からこの距離にあるということは、カイパーベルト内のものは太陽放射の影響を最小限にしか受けないことを意味し、つまり、カイパーベルト天体は太陽系が誕生した約46億年前からほとんど変化していない可能性が高いことを意味します。
これらの天体は、太陽と惑星が形成された太陽系星雲として知られる物質の雲の古代の残骸です。
ニューホライズンズ探査機は、2015年に冥王星を通過して以来、太陽系のさらに奥深くへと向かっている。本稿執筆時点では、探査機は 太陽から60天文単位近くまで近づいており、その距離はまだまだ遠い。
地球上の天文学者たちは、太陽系外縁部の継続的な探査を支援するため 、ハワイにある国立天文台のすばる望遠鏡を使ってカイパーベルトの観測を行っている。
現在までに、すばる望遠鏡の観測により263個の新しいカイパーベルト天体が発見されているが、カナダ国立研究会議のウェズリー・フレイザーが率いる大規模な国際天文学者チームは、そのうち11個の天体が、カイパーベルトの終わりと思われていたよりもはるかに遠く、70天文単位を超えた領域にあることを発見した。
研究者たちは、発見されたこれらの天体の数から、カイパーベルトの外側のリングの密度を推定することができた。その密度は内側のリングの密度よりは低いが、新しい構造を形成するには十分な高さである。
しかし、55 天文単位から 70 天文単位の間の領域では、ほとんど何も発見されていません。奇妙に聞こえるかもしれませんが、この種のギャップは、他の形成中の惑星系で見られる特徴であり、太陽系を銀河の他の場所で発見されたものに近づけています。
「私たちの太陽系のカイパーベルトは長い間、他の多くの惑星系と比較して非常に小さいと考えられてきましたが、私たちの研究結果は、その考えが単に観測上の偏りによって生じた可能性があることを示唆しています」と フレイザーは説明します。
「ですから、この結果が確認されれば、私たちのカイパーベルトは、他の恒星の周りのカイパーベルトと比べて、結局それほど小さくも珍しいものでもないのかもしれません。」
天の川銀河の多くの観測から、私たちの太陽系は多くの点で普通ではないことが示唆されています。太陽系は生命を宿す唯一の惑星系として知られているため、これらの奇妙さは太陽系の居住可能性に寄与する要因である可能性があります。
しかし、 宇宙を観測する私たちの技術には限界があり 、それが観測に大きな偏りをもたらし、実際には存在しない特異性を示唆する可能性がある。カイパーベルトの新たな観測が確認されれば、私たちはそうした特異性の 1 つ、異常に小さい太陽系外星雲を除外したことになる。
この発見についてさらに詳しく調べるため、11 個の遠方の物体の軌道を追跡する観測が続けられています。
「これは太陽系の遥か彼方にある、予想外の、新しい、そして刺激的な何かを明らかにする画期的な発見です」と、 サウスウエスト研究所のニューホライズンズ主任研究員アラン・スターンは言う。
「この発見は、すばる望遠鏡の世界クラスの能力がなければおそらく不可能だったでしょう。」
この研究はThe Planetary Science Journalに掲載され 、 arXiv で公開されています 。