天文学者らは星間彗星 3I/ATLAS に高濃度の重水素を発見

天文学者は電波望遠鏡の観測を利用して、星間彗星 3I/ATLAS の起源と組成に関する新しい情報を発見しました。 4月23日に学術誌ネイチャー・アストロノミーに掲載されたこの研究は、この天体には異常に高濃度の重水素が含まれていることを明らかにした。この測定は、彗星が太陽に最接近した数日後の11月にチリにあるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ（アルマ望遠鏡）によって行われた。

3I/ATLAS彗星は、7月に研究者らが太陽系を横断しているのを発見し、世界的な注目を集めた。これは、宇宙の私たちの領域を通過するのが観察される唯一の3番目の星間天体です。彗星は12月に太陽系から離れ始めたが、その後は他の惑星系の形成状況に関する重要なデータが得られた。

重水素が星間天体の最初の検出をマーク

アルマ望遠鏡により、研究者らは彗星の内部の重水素を測定することができ、この水素同位体が星間天体で検出されたのは初めてとなった。発見された濃度により、この発見は並外れたものです。この研究の筆頭著者でミシガン大学天文学部の博士候補者であるルイス・エドゥアルド・サラザール・マンツァーノ氏によると、彗星の水に含まれる重水素の量は、地球の海洋で見つかる量の40倍以上、太陽系の彗星で見つかる量の30倍以上であるという。

重水素は水素の希少な同位体です。通常の水素とは異なり、各原子に追加の中性子、つまり帯電していない素粒子が含まれています。酸素と結合すると、準重水または HDO とも呼ばれる重水素水が生成されます。この変化により、水は通常の H₂O の約 2 倍の重さになります。

3I/ATLAS でのこの分子の検出は、彗星がどこで形成されたかについての重要な手がかりを提供します。重水素の濃縮は通常、星間空間の冷たい分子雲の中に水が形成されるときに起こり、多くの場合、他の星の周りの太陽系が形成されるのとほぼ同時に行われます。分析の結果、3I/ATLAS の形成環境は信じられないほど寒く、温度は摂氏 -243.14 度に相当する 30 ケルビン未満であったことが示されています。

El agua de 3I/ATLAS contiene hasta 40 veces más deuterio que la Tierra, revelando un origen en nubes cósmicas ultrafrías nunca vistas así ☄️😱https://t.co/AQ0cDA0np7

— ecoosfera (@ecoosfera) April 29, 2026

物体は110億年前のものである可能性がある

これまでの研究では、この星間彗星の年齢は最大110億年である可能性があり、45億年前に形成された太陽系や太陽よりもはるかに古いことが示されている。彗星の内部にまだ閉じ込められている水は、おそらくその主星よりずっと前に形成されたと考えられるが、3I/ATLAS はその後、惑星が形成されるのと同じ円盤である、星の周りを回転するガスと塵の原始惑星系円盤から誕生した。

研究者らは、3I/ATLAS システムが原始惑星系円盤の外側領域で形成され、そのほとんどの時間を費やし、豊富な重水素水が保存されていると考えています。温度が高くなると化学反応によって重水素の量が減少する可能性があるため、彗星の元の特性を何十億年も損なわずに保つためには、彗星の周囲に位置することが不可欠でした。

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この新たな発見は、星間彗星の内部に大量の二酸化炭素が存在することを発見した以前の観測結果と一致している。この特徴の組み合わせは、原始惑星系円盤の外側に形成された天体と一致します。検出された各分子は宇宙の指紋のように機能し、彗星が生まれた惑星系の物理的状態を明らかにします。

タイムカプセルは初期の天の川についての情報を提供します

星間物体は、他の惑星系が形成された環境から物質をもたらすタイムカプセルです。 3I/ATLAS 測定により、科学者は最終的にこれらのカプセルを開け、これらの物体が発生した物理的状態を観察できるようになりました。重水素の存在は指紋に似ており、彗星が本質的に生まれたときの様子や、現在よりも金属が豊富ではなかった100億年以上前の天の川の様子を示しています。

銀河が老化するにつれて、形成される彗星の種類も変化しており、それは形成できる惑星の種類も変化していることを意味します。これらの星間彗星は、必ずしもその正体や見た目が興味深いのではなく、天文学者がどのようにして過去を調べ、他の星系の惑星が私たちの故郷の惑星と似ているかどうかを発見できるかという点で興味深いのです。

技術と観測の限界

アルマ望遠鏡を観測に使用することがこの発見の基礎でした。電波望遠鏡は、従来の望遠鏡よりも近い角度で太陽を指すことができます。電波望遠鏡は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような望遠鏡の光学部品を破壊する可能性がある高エネルギーの可視光線や熱ではなく、低エネルギーの電波を検出します。

研究チームはアルマ望遠鏡を使用して、彗星が太陽から2億300万キロメートル以内に接近した直後にこの彗星を研究した。この距離は、太陽熱により彗星の氷が昇華して検出可能なガスになるのに十分な距離であり、測定に理想的な条件を作り出しました。

• 前例のない濃度の重水素水を検出
• この同位体が星間天体で確認されたのは初めて
• 測定は彗星の近日点から数日後の11月に行われた
• データの整合性を維持するための電波望遠鏡の独占的使用
• 以前に検出された二酸化炭素の存在量の確認

研究者らは普通の水が検出されることを期待していましたが、実験では検出されませんでした。これは、3I/ATLAS に通常の水が存在しなかったという意味ではなく、単にそれが観測の感度を下回っていたということだけです。しかし、通常の水が存在しないにもかかわらず重水素水が検出されたことは、3I/ATLAS が真に異常な物体であることを直ちに示しました。

星間研究の将来展望

天文学者が 3I/ATLAS がどの惑星系から来たのかを特定できる可能性は低いです。天体は、その起源に直接つながる痕跡を残すことなく、太陽系から遠ざかり続けるでしょう。それでも、他の惑星系がどのように形成され進化したかについて貴重な洞察を提供し、宇宙の遠い領域への窓を提供するでしょう。

チリにあるベラ C. ルービン天文台は 6 月に最初の画像を公開しており、星間天体をより頻繁に検出できると予想されています。この機能により、サラザール・マンツァーノ氏らは、3I/ATLAS が重水素水の豊富さによって異常値であるかどうか、あるいは他の同様の彗星にも同様の濃縮度が含まれているかどうかを判断できるようになる。科学界は、これらの稀な宇宙訪問者について新たな質問をし、混乱を招く答えを理解する方法を学びながら、急速に進化しています。