プロの天文学者とアマチュア観測者からなる国際チームは、海王星横断天体 2002 XV93 の周囲に非常に薄い大気が存在することを確認した。ジャーナル「ネイチャー・アストロノミー」に掲載されたこの発見は、冥王星以外のこのタイプの天体で大気が確認されたのは初めてであり、これらの遠い世界の理解に革命をもたらした。
この物体は地球から約37天文単位、約55億キロメートル離れたところにあり、科学的な予想を裏切った。直径が約 500 キロメートルのこの天体の表面重力は非常に弱いため、理論的には長期間大気を維持することができません。
革新的な方法で目に見えない変化を検出
国立天文台の有松渉教授率いるチームは、恒星掩蔽現象を利用して発見した。この掩蔽中、2024 年 1 月 10 日、太陽系海王星天体は遠くの恒星の前を通過し、その光を一時的に隠しました。京都、長野、福島の日本の 3 県の観測員が、プロ仕様の望遠鏡とアマチュア機器を使用してこの現象を同時に撮影しました。
東京大学木曽観測所の口径105センチシュミット望遠鏡に搭載された「ともえ御前」は、重要なデータを記録した。星の明るさが徐々に変化することで、異常なことが明らかになりました。光は徐々に暗くなり、その後徐々に回復しました。このパターンは、光が大気によって屈折する場合にのみ発生します。大気がなければ、星は消えてすぐに現れます。
むき出しの大気の特徴
詳細なデータ分析により、2002 XV93 は 100 ～ 200 ナノバールの圧力の非常に希薄な大気を持っていることが確認されました。比較のために、この圧力は地球表面の大気圧のわずか 1,000 万分の 1 に相当します。
この発見は次の理由で科学界を驚かせました。
- 冥王星以外に、これまでに大気を確認した太陽系外天体は存在しない。
- エリスやマケマケなど、直径が1000キロメートルから2000キロメートルのはるかに大きな天体は、大気の明確な証拠を示さなかった。
- この理論は、非常に小さくて遠い天体にガスを保持することは不可能であると予測した
- 極度の低気圧は大気が不安定で短命であることを示唆している
検出された大気の考えられる起源
科学者たちは、2002 XV93 がどのようにして大気を獲得したかを説明する 2 つの主要な仮説を指摘しています。 1 つ目は、非常に低温の火山活動に相当する、揮発性物質に関連する天体の内部からのガスの放出を示唆しています。 2 番目の可能性は、比較的最近の小天体との衝突で、周囲の空間に揮発性物質が放出された可能性があります。
どちらの説明も、これまで信じられていたように、太陽系外縁天体は完全に不活性な世界ではないことを示しています。この発見の影響は数値を超えています。それは、太陽系の極端な領域における地質学的および大気の力学に関する科学的理解を再設計します。
プロとアマチュアのコラボレーション
観測の成功は、プロの天文学者とアマチュア観測者の協力に大きくかかっていました。このパートナーシップにより、大気の屈折パターンを確認するために不可欠な、複数の地点での地理的カバーを同時に行うことが可能になりました。長野と福島で得られたデータは一貫しており、大気は本物であるという結論を裏付けた。
有松教授は今回の成果を「従来の常識を覆す発見」と評価した。研究者は、より多くの天体に大気があるかどうかを判断し、大気を生成するプロセスをより深く理解するために、他の海王星太陽系天体の調査を継続することの重要性を強調した。
遠方太陽系観測の未来
ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による今後の観測では、大気の化学組成や形成過程など、海王星横断天体の性質がさらに解明されるはずだ。研究チームは移動観測プログラムを拡大し、この地域の他の天体の大気の有無を体系的に調査する予定だ。
2002 年の XV93 の発見は、惑星天文学に新たな章を開きました。これは、遠く離れた、一見不活性に見える世界が予期せぬ動的な活動を持っている可能性があることを示唆しており、太陽の周りの極端な軌道にある小天体の進化と特徴についての科学者の考え方を根本的に変えています。
