国立天文台、冥王星より小さい天体に大気を発見 2002XV93

国立天文台主導の研究グループは、海王星横断天体 2002XV93 に非常に希薄な大気があることを確認した。太陽系外縁部にある冥王星以外の天体で大気が検出されたのは初めて。

この発見は、どの天体が大気を保持できるかについてのこれまでの科学的理解に疑問を投げかけます。分析された物体の直径はわずか500キロメートルで、すでに大気の兆候を示していた2,380キロメートルの冥王星よりも大幅に小さい。

日本の3都市で観測を実施

この観測キャンペーンは、恒星掩蔽技術を使用して、2024 年 1 月 10 日に行われました。研究者らは、天体2002XV93が地球から約55億キロ離れたぎょしゃ座の15等星の前を通過する瞬間を監視した。

観測結果は次の 3 つの場所に分散されました。

• 京都 – 鮮明な恒星掩蔽を記録
• 長野（長野県） – 1.5秒にわたる光の緩やかな変化を検出
• 福島 (福島県) – 25 センチメートルのアマチュア望遠鏡の重要な関与により、恒星の徐々に減光が観察された

光の屈折検出方式

掩蔽技術は、物体の正面通過中の星の光の挙動を分析することによって機能します。大気がない場合、光は天体の端に達すると一瞬で消えてしまいます。大気が存在すると、光は徐々に屈折し、その明るさが目に見えて変化します。

長野と京都の天文台からの結果は、大気の存在と一致するパターンを示しました。福島では直接的な掩蔽は記録されなかったが、収集されたデータは一般的な仮説を裏付けた。

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検出された大気の特徴

大気モデルを用いた分析により、表面圧力が 100 ～ 200 ナノバールであることが明らかになりました。この測定値は、地球の大気圧の約 1,000 万分の 1、冥王星の圧力の 100 分の 1 に相当します。

正確な組成はまだ調査中です。データは、考えられる 3 つの主な構成要素と一致しています。

• メタン
• 窒素
• 一酸化炭素

これらの揮発性物質は、理論的には、弱い重力により、このような小さくて冷たい物体の中で宇宙に逃げ出すと考えられます。摂氏マイナス220度以下の極端な条件下で大気を維持する。これまで不可能と考えられていた現象を表します。

太陽系外縁部の理解への影響

この検出により、海王星を超えた世界の多様性についての知識が広がります。太陽系海王星天体は、太陽系の外縁に位置する凍った天体であり、過酷な環境とほとんど調査されていない天体の動態を特徴としています。

2002XV93 年に大気が存在したことは、小天体における大気保持メカニズムが以前のモデルで示されたものよりも堅牢である可能性を示唆しています。この発見により、海王星横断領域にある他の同様の天体の新たな観測の展望が開かれました。