太陽系外から発生した彗星は、極寒の異星環境を示す稀な証拠を天文学者に提供している。 1 年も前に検出された星間訪問者 3I/ATLAS には異常に高レベルの重水が含まれており、太陽に近い惑星や彗星の形成条件とは大きく異なる形成条件が明らかになりました。
この発見は、ミシガン大学主導の研究結果として『Nature Astronomy』誌に掲載されました。科学者らは、この彗星に含まれる重水素の割合が、太陽系の彗星で測定された割合の約 30 倍、地球の海洋で見つかった割合の約 40 倍であることを確認しました。
重水が銀河間空間の秘密を明らかにする
水の分子は2つの水素原子と1つの酸素原子で構成されています。通常の水には、陽子 1 つだけからなる単純な水素が含まれています。ただし、水の一部の形態には、陽子と中性子を同時に含むより重い同位体である重水素が組み込まれています。
彗星 3I/ATLAS には、この重水素が非常に多く含まれています。地球上や太陽系自体の彗星中には少量が存在しますが、この星間訪問者から検出されたレベルは、これまでの記録よりも劇的に高かったです。
「水中の通常の水素と比較した重水素の量は、他の惑星系や惑星彗星でこれまでに観察されたものよりも多い」と、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・サラザール・マンザーノ氏は述べた。
研究者たちは、重水素のレベルを、天体が形成されたときの状態を明らかにする化学的指紋として使用しています。これらの割合を地球の近くで見つかった割合と比較することで、どのような環境で彗星が生成されたのかを推測することが可能です。
銀河の極寒の領域が起源
研究チームの分析によると、彗星3I/ATLASは、太陽系の惑星や彗星が誕生した環境よりも放射線レベルが大幅に低い、はるかに寒い地域で誕生した可能性が高いという。
「これは、私たちの太陽系の形成につながった条件が宇宙全体で同じではないことを証明しています」と、研究の共同リーダーであり、同研究所の天文学助教授であるテレサ・パネケ・カレーニョ氏は説明した。 「当たり前のことのように思えるかも知れませんが、科学的に証明する必要があります。」
この発見は、銀河のさまざまな領域で惑星系がどのようにさまざまな方法で進化するかを示しているため、特に重要です。重水素は、これらの宇宙物体の元の形成条件を示す永久的な化学マーカーとして機能し、天文学者が数十億年前に存在した環境を再構築できるようにします。
高度な天文台により前例のない分析が可能になりました
この研究は、天文学者が詳細な追跡観測を可能にするほど早期に 3I/ATLAS を検出したためにのみ可能でした。サラザール・マンザーノと共同研究者らはアリゾナ州にあるMDM天文台で観測時間を確保し、そこで彗星からのガス放出の最初の兆候のいくつかを特定した。
その後、研究者は、チリに設置されたアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) の使用に関する専門知識をもたらしたパネケ・カレーニョ氏と協力しました。アルマ望遠鏡の機器は、重水素化水を通常の水と区別できるほどの感度を備えているため、研究チームは 2 つの形態の比率を正確に測定することができます。
これは、科学者が星間天体に対してこのタイプの分析を実行できた最初の機会でした。
- 3I/ATLAS彗星の最初の検出は1年未満前
- ガス排出分析のためのアリゾナ MDM 天文台での観測
- チリでアルマ望遠鏡を使用して重水素の割合を測定
- Nature Astronomy 誌に結果を掲載
- その割合が太陽彗星の30倍であることを確認
「ミシガン大学に在籍し、これらの施設にアクセスできることが、この研究を可能にするための基礎でした」とサラザール・マンツァーノ氏は強調しました。 「私たちはいくつかの分野で非常に才能のあるチームの一員であり、全員が互いに補い合った結果、これらの複雑なデータセットを分析して解釈することができました。」
星間探査の将来展望
この研究は、天文学者が間もなく追加の星間天体を化学分析して、銀河系全体で惑星系がどのように形成されるかをよりよく理解できるようになる可能性があることを示しています。現在までに、科学者が太陽系に入った確認された星間天体を特定したのはわずか 3 つだけですが、より先進的な天文台が空のスキャンを開始するにつれて、その数はさらに増加すると研究者らは予想しています。
暗い夜空を維持することは、これらのかすかな訪問者を発見するために不可欠です。 「これらの小さな物体を検出できるように、私たちは夜空をきれいに保ち、暗く保つ必要があります」とパネケ・カレーニョ氏は強調した。
このプロジェクトは、NASA、米国国立科学財団、チリ国立研究開発庁、ミシガン研究員協会、およびハイシング・サイモンズ財団からの支援を受けました。アルマ望遠鏡は、チリ共和国との協力のもと、ヨーロッパ南天天文台、NSF、日本の国立自然科学研究所が関与するパートナーシップを通じて運営されています。
