宇宙線は彗星 3I/アトラス上の 15 ～ 20 メートルの地殻を形作る、ジェームズ・ウェッブ氏が観測 著者 Luís Henrique Costa
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ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、星間彗星 3I/アトラスの表面の深さ 15 ～ 20 メートルにある放射地殻を確認しました。この層は、彗星が天の川を旅する間に銀河宇宙線に何十億年もさらされた後に形成されました。この物体は3番目に確認された星間彗星で、2025年8月に地球から4億4,500万キロ離れたところで観測された。
ベルギー王立宇宙航空研究所の研究者らがこの研究をコーディネートしており、変化した表面で一酸化炭素が二酸化炭素に変化することに焦点を当てている。別の星系を起源とする 3I/アトラスは、2025 年 10 月 29 日に太陽から 1.36 天文単位の近日点に到達し、その外層の昇華の始まりを示しました。
この彗星の速度は双曲線軌道を描き、時速21万キロメートルを超えており、この彗星の起源が太陽系の外から来たことを裏付ける特徴となっている。この発見は、2025 年 7 月 1 日にチリにある ATLAS システムによって行われ、水の 8 倍の割合を占める CO2 が大半を占める昏睡組成を持つ天体を明らかにしました。
宇宙地殻の形成
太陽系の外から来た高エネルギー粒子である銀河宇宙線が、数十億年にわたって彗星の氷に衝突しました。この化学プロセスにより CO が CO2 に変換され、現在の特徴となっている厚さ 15 ～ 20 メートルの表面地殻が形成されました。
ロゼッタ計画によって研究された彗星 67P に触発されたシミュレーションは、そのような構造の形成には数十億年の曝露で十分であることを示しています。太陽圏の保護がないため、これらの高エネルギー粒子との強力かつ継続的な相互作用が可能になりました。
日射遮蔽がないこと
3I/アトラスは、局所物体の放射線をフィルターする磁気バブルである太陽圏の保護なしで銀河を横断しました。この特殊な条件により、彗星は高エネルギー粒子との絶え間ない衝突にさらされ、膨大な期間にわたってその表面が化学的に再構成されました。
一方、太陽彗星は、星間来訪者とは異なり、この保護障壁のおかげで原始的な組成を維持しています。 3I/アトラスの地殻は銀河規模での相互作用の影響を蓄積し、天体の最外層のみを変化させます。
発見と軌道の特徴
2025 年 7 月に射手座の近くで発見された 3I/アトラスは双曲軌道を描き、太陽を通過した後に太陽系を離れることを示しています。時速 210,000 km という驚異的な速度は、その起源が地球外であることを証明する重要な証拠であり、星間天体を理解するための貴重なデータを提供します。
ハッブル望遠鏡とジェームス・ウェッブ望遠鏡が捉えた画像には、直径が440メートルから5.6キロメートルと推定される彗星のコマと尾が詳細に写っている。赤みを帯びた表面と紫外線放射は 2025 年 8 月に注目され、その組成と歴史についての手がかりを提供しました。
この彗星の最初の活動は2025年5月に記録され、そのときの活動は太陽から6.4天文単位の距離にあった。 3I/アトラスは、太陽から遠ざかるにつれて明るさが徐々に減少していますが、専門の望遠鏡で見えるままです。
特殊な化学組成
ジェームズ・ウェッブ氏のNIRSpec装置は彗星の昏睡状態から高濃度のCO2を検出し、彗星の主星の近くの氷の二酸化炭素が豊富な領域で彗星が形成されたことを示唆している。この豊富さは、星間彗星の組成が私たち自身の系で形成された彗星とどのように大きく異なるかを示す重要な指標です。
変化した地殻が表面の大部分を覆っているが、彗星の核はおそらく強い放射線の影響を受けずに原始的な天の川物質を保存していると考えられる。コマの青みがかった色合いは、太陽接近中に観察される現象である炭素分子の加熱によって生じます。
分光分析は、CO/H2O レベルが 1.65 ± 0.09 で宇宙線処理を裏付けています。このデータは、主星の保護なしに星間空間を長期間移動する天体の化学進化を理解するための基礎となります。
ジェームス・ウェッブ分光分析
James Webb 氏は、3I/Atlas の CO2/H2O 比が 7.6 ± 0.3 であり、これまで彗星で記録された最高値であることを明らかにしました。この発見は、元の物質中には二酸化炭素が水よりもはるかに豊富であったという、独特の形成環境を示唆しています。
核内での毎秒 129 kg の CO2 の放出は、彗星の組成におけるこのガスの優位性を強化します。この二酸化炭素の激しい流れは、コマの形成と観察される急速な昇華に寄与します。
昏睡状態の中に 1 マイクロメートル未満の水氷粒が存在するということは、量は少ないものの、粉砕された形で CO2 と混合された水も存在していることを示しています。太陽放射や宇宙線との相互作用が、これらの粒子のサイズと分布に影響を与えた可能性があります。
分光学的データにより、科学者たちは、遠い星系での形成から星間空間の旅、そして太陽との相互作用に至るまで、彗星の歴史を再構築することができます。この詳細な分析は、3I/アトラスの特徴を他の彗星（星間彗星および太陽彗星の両方）と比較するために非常に重要です。
近日点後の変換
2025 年 10 月 29 日の近日点の後、太陽熱が照射された地殻からガスと塵の放出を引き起こしました。この昇華によって彗星の内層が露出するが、これは保存されている可能性があり、元の組成についての洞察が得られる可能性がある。
科学者たちは、彗星の元の組成をマッピングするために、近日点前後のスペクトルを比較しています。明るさの急速な増加と強い青みがかった色は、揮発性ガスの放出の兆候です。
このコマは明らかに二酸化炭素が優勢であり、太陽彗星の典型的なパターンではない。ガスの噴流は、かなり寒い距離であっても、SOHO や STEREO-A などの衛星によって記録されています。
太陽彗星に関する区別
3I/アトラスのような星間天体は、水に比べてコマ内で CO2 が優勢であり、太陽系のほとんどの彗星とは対照的です。照射された地殻が表面を占めていますが、より深い層には原始銀河の化学構造が保存されている可能性があります。
2025 年 8 月のデータはこの区別を検証し、私たちのシステムへの外部訪問者における放射線の役割を強調しています。地上の望遠鏡は、さらなる情報を得るために彗星の尾と光度の監視を続けています。
