星間彗星 3I/ATLAS は、すでに太陽系からの決定的な出口ルート上にあるにもかかわらず、天文学者に驚きを与え続けています。 『The Astrophysical Journal Letters』に掲載された研究は、この天体によるメタンの放出を指摘しており、これは天の川銀河の別の地域からの訪問者からこのガスが初めて検出されたことを表している。
水に対するメタンの割合が太陽系起源の彗星で観察されるものを超えているため、この発見の関連性はさらに高まっています。この発見は、3I/ATLAS が太陽を囲む天体の形成に関与する環境とはまったく異なる環境で発生したという仮説を補強するものです。
観測は2025年12月15日から16日にかけて、NASAのジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）と中赤外線観測装置（MIRI）を使用して行われた。 3I/ATLAS は、約 2 か月前に最接近した後、当時、太陽から約 3 億 3,000 万キロメートル離れていました。
観測キャンペーンの一部は技術的な問題に直面し、12月27日に再度実施する必要があった。この新しいセッションでは、彗星はすでに太陽から約 3 億 8,000 万キロ離れていました。この後退は、通過のさまざまな段階での物体の活動を比較できるようになり、研究者に利益をもたらしました。
太陽に近づくと3I/ATLASの表面が過熱
彗星の軌道上で太陽に最も近い近日点に到達すると、彗星は表面で激しい加熱を受けた。このプロセスにより、コアに蓄えられたガスと凍結粒子の放出が増加しました。
最初の測定中に、ジェームズ・ウェッブは、核を取り囲むガスと塵の雲である昏睡状態から放出される大量の水蒸気を記録しました。この現象は、氷が加熱されて固体から気体状態に直接遷移するときに発生します。
声明で報告されているように、数日後、科学者たちは重大な変化を観察しました。水蒸気の生産量は急激に減少し、太陽熱の影響が弱まっていることを示しています。彗星はすでに、水が凍ったままになる温度帯である雪線を越えていた。
水の排出は減少しましたが、他のガスは引き続き放出されました。研究者らによると、二酸化炭素やメタンなどの化合物は低温で昇華し、物体が太陽から遠ざかっても活性を維持するという。
JWSTではメタンに加えて、二酸化炭素とニッケル蒸気も検出された。このデータは、彗星中の水と比較して二酸化炭素の量が異常であることをすでに示していた以前の観測を裏付けた。
しかし、大きなニュースはメタンの存在が確認されたことだった。このガスは宇宙ではよく見られるものですが、これまでに太陽系を横切った2つの星間天体、つまり2017年に発見された小惑星1I/’オウムアムアと、2019年に発見された彗星2I/ボリソフでは記録されたことがありませんでした。
科学者たちの最も注目を集めた側面は、メタンが太陽に最も近い点を通過した後にのみ出現するという点でした。主な説明は、ガスが核の深層に隠されたままであることを示しています。接近からの熱が内部に浸透するのに時間がかかり、これらの地域が加熱され、メタンが放出されるのは後になってからです。
研究者らは、彗星の表層は数十億年前にメタンの多くを失ったと推定している。星間空間に放出される前に、物体はその起源の系で加熱を受け、このガスの最外層の堆積物が除去されたと考えられます。
彗星には炭素の40倍のメタンが含まれている
科学者たちは、メタンの排出量が増加すると、一酸化炭素の排出量も同じ割合で増加することにも気づきました。 12月、彗星は二酸化炭素の約40倍の一酸化炭素を放出した。
分析の結果、メタンと二酸化炭素の両方が水中に高い割合で存在することが明らかになりました。太陽系の基準からすると珍しいことですが、これは 3I/ATLAS が形成された地域の典型的なものかもしれません。
星間訪問者の年齢は約120億歳と推定されている。この推定が確認されれば、それは太陽系よりもはるかに古く、46億年前に誕生し、銀河の歴史の遠い段階に関するデータが保存されているということになる。
星間物体は、遠く離れた惑星系からのタイムカプセルとして機能するため、科学の関心を集めています。これらを使用すると、天文学者は他の手段では研究できない環境を調べることができます。
3I/ATLAS で検出されたメタン、二酸化炭素、水の異常な割合は、この彗星が太陽系の彗星を生成した条件とは異なる条件で誕生したことを裏付けています。これらの変化は、天の川銀河の惑星系の多様性を理解するのに役立ちます。
