ハーバード大学の天文学者アヴィ・ローブ氏率いる星間彗星 3I/ATLAS の画像の最近の分析により、異常かつ予期せぬ動作が明らかになりました。 2025年12月にSPHEREx宇宙望遠鏡によって収集されたデータは、この天体が太陽に最接近した後、水の放出が20倍増加したことを示しており、この現象は科学界の興味をそそるものであり、既存の彗星モデルに疑問を投げかけている。
3I/ATLAS彗星は、「オウムアムア」と「ボリソフ」の足跡に続き、星間空間から太陽系への訪問が確認された3番目の天体である。その双曲線軌道は、太陽に重力で束縛されていないことを示しており、別の星の周りに形成された物質の組成を研究するユニークな機会を提供します。
彗星が太陽に最接近する近日点に到達した後に行われた新たな観測は、太陽の加熱が彗星の活動に劇的な変化を引き起こしたことを示唆している。揮発性ガス、特に水の放出の突然の増加は、複雑な内部プロセスと、おそらく私たちの星系の固有の彗星の組成とは異なることを示しています。
新しい観察結果が明らかにしたこと
この発見の中心となるのは、彗星の質量減少率の劇的な飛躍である。 2025年8月の近日点の前に行われた測定では、中程度の活動が示されました。しかし、同年 12 月のデータによると、水蒸気の排出量は 2000% 増加し、その量は推定毎秒 180 キログラムに達しています。
活動の増加に加えて、ガスプルームの形態も独特であることが判明した。水や二酸化炭素を含むガス状のプルームはほぼ完全な球形をしていましたが、塵雲は太陽の反対側を向いた細長い洋ナシ型の構造を形成していました。ガスと塵の挙動間のこの解離は、ガスと塵が彗星の核の表面上の異なるメカニズムまたは発生源によって放出されることを示唆しています。
太陽系外訪問者の軌跡と識別
3I/ATLAS 彗星は、チリにある天文調査システム ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) によって、2025 年 7 月 1 日に正式に識別されました。その後のその軌道の観測により、その星間性質がすぐに確認され、その速度は太陽の重力に捕らえられないほどの速さであった。
この物体は2025年10月29日から30日にかけて近日点に到達し、太陽から約1.4天文単位の距離を通過した。これは地球と太陽の間の距離の1.4倍に相当する。強烈な太陽放射が表面の氷を昇華し始め、その活動が激化したのはこの最大接近段階中にあった。
3I/ATLAS は、太陽系内部を通る軌道にもかかわらず、地球に衝突する危険はありませんでした。地球への最接近は約 1.8 天文単位の安全な距離で行われたため、天文学者は危険を冒さずに地球を詳細に研究することができました。
ガスプルームの詳細な異常
ローブ氏が主導した分析では、二酸化炭素の放出速度が約180kg/秒で水の放出速度と一致し、一酸化炭素もガス状プルームに大きく寄与していることが浮き彫りになった。この組成には揮発性物質が豊富に含まれており、宇宙の非常に寒い領域で形成された物体によく見られます。
太陽に向かって伸びている塵雲の形状は特に異常です。非常に細かい（サブミクロン）塵粒子が存在しないため、太陽系のほとんどの彗星で見られるような、太陽放射圧による古典的な塵の尾の形成が防止されます。
彗星の反射率スペクトルも近日点後に大きく変化した。以前は、氷の反射が大半を占めていました。その後、低アルベド (反射率の低い) 塵が大半を占めるようになりました。これは、氷の表層が侵食され、その下の暗い物質が露出したことを示唆しています。
この塵の組成は、混合水氷の明確な特徴がなく、有機ケイ質粒子が大半を占めているようです。これは、氷が特定の領域から昇華し、塵が表面の他の領域から放出されるという考えを強化します。
SPHEREx望遠鏡の貢献
これらの発見は、2025 年に打ち上げられた NASA 宇宙望遠鏡である SPHEREx ミッション (宇宙の歴史、再電離の時代、および氷エクスプローラーのための分光光度計) によって可能になりました。その目標は、可視光では見えないガスや塵の分子から発せられる熱を検出するのに理想的な赤外光で空全体をマッピングすることです。この機器は 0.75 ～ 5.0 ミクロンの波長範囲で動作し、さまざまな物質の化学的な「指紋」の識別を可能にします。
3I/ATLAS 観測では、SPHEREx は 6 つの異なるほぼ丸いガス状プルームを記録することができました。スペクトル分析により、シアン化物 (CN)、水 (H2O)、炭素-水素結合を含む有機化合物 (C-H)、二酸化炭素 (CO2)、および一酸化炭素 (CO) の存在が確認されました。これらの各化合物の存在量を個別に測定できることは、彗星の化学史、ひいては彗星が形成された星系を解明する上で極めて重要です。
他の彗星との違い
3I/ATLAS の挙動は、太陽系の彗星だけでなく、すでに観測されている他の星間訪問者とも区別されます。ハレー彗星やヘイル・ボップ彗星とは異なり、太陽放射圧によって形成された顕著な塵の尾は発達せず、塵で散乱した光のスペクトルは青みがかった色合いを示しました。 2番目の星間彗星である2I/ボリソフも太陽系外ではあるが、一酸化炭素が豊富であるものの、そのような顕著な異常は見られず、局地彗星の組成と活動によく似た組成と活動を示した。最初の訪問者「オウムアムア」は、目に見える昏睡状態やガスプルームを示さずに非重力で加速したため、依然として謎に包まれており、その性質についての議論が行われています。これら 3 つの天体の多様性は、私たちの銀河系の惑星系がそれぞれに独自の歴史を持つ膨大な数の天体を生成できることを示しています。
組成と放出のメカニズム
分光光度法の研究により、3I/ATLAS で検出されたシアン化物および有機化合物は主に放出された塵粒子に由来することが示されています。対照的に、水、二酸化炭素、一酸化炭素は、彗星の核内の異なる対称的な発生源から放出されているようです。この機能的分離は、核が均質ではなく、太陽放射によって異なる時点で活性化された、異なる昇華点を持つ物質の凝集である可能性があることを示唆しています。
