2025 年 7 月 1 日、科学者たちは太陽系内を移動する興味深い物体を観察しました。小惑星地球衝突遅延警報システム (ATLAS) によって行われたこの検出は、発見の異常な性質をすぐに示しました。
3I/ATLAS と名付けられたこの彗星は、その異常な速度と、これまでに確認された唯一の 3 番目の星間天体であることで際立っていました。遠く離れた恒星の周りから発生し、短時間通過した後、現在は秒速 60 キロメートル以上の速度で太陽系から遠ざかり、戻ってくる見通しはありません。
この発見はすぐに世界的な反響を呼び、それが異星人の宇宙船である可能性について異例の憶測が生まれ、その物体の真に印象的な科学的側面が影を落としました。
Nature誌に掲載された最近の研究では、彗星の形成に関する新しい情報が提供されています。 NASA ゴダード宇宙飛行センターのマーティン・コーディナー率いる研究者らは、3I/ATLAS が太陽系より古い本物の銀河の化石であることを示唆しています。
星間物体はどのようにして誕生するのか
惑星系は、既知の惑星に加えて、これらの天体配置の形成の残骸である多数の小さな天体を収容する複雑な構造です。
これらの断片の多くは、不安定で無秩序な軌道をたどります。この力学により、太陽系は恒星間の空間に小さな天体を絶えず投げ入れます。彗星や小惑星は惑星の重力によってしばしば放出され、銀河全体を自由に浮遊しています。
惑星系は宇宙に豊富に存在するため、それらは私たちの惑星系と同様に動作するはずであるという確固たる理論があります。したがって、星間空間は膨大な量の岩石や氷の物体、過去と現在の星形成からの破片で満たされていると予想されていました。
ほとんどの星間天体は他の星に近づくことはありませんが、その数が膨大であるため、一部が太陽系内部を通過することは避けられず、その観測と分析が可能になります。
これまでに確認された星間訪問者（1I/オウムアムア、2I/ボリソフ、3I/ATLAS）は、この宇宙集団の最初の記録となります。これらの物体は太陽系の形成以来この地域を歩き回っていましたが、技術によって検出が可能になったのはここ 10 年間のことです。
古い彗星の速い軌道
天文学者は、3I/ATLAS が並外れた速度を持っていることに気づきました。太陽に最も近いところでは、その速度は秒速 68 キロメートル以上に達しました。太陽の重力の影響を受ける前から、すでに秒速58km以上の速度で移動していた。
この初期データはすでに、この彗星が独特の特徴を持っている可能性があることを示していました。
銀河軌道だけを考慮すると、専門家は 3I/ATLAS が太陽系よりも古い可能性があるとすぐに推測しました。最も有力な仮説は、それが太陽のずっと前に形成された、より古い星が存在する領域である天の川銀河の「厚い円盤」に属する星から放出されたというものである。
問題は、この仮定をどのように検証するかでした。
化学分析で星間天体の起源が判明
Nature誌に掲載された研究は、彗星3I/ATLASから収集されたデータに基づいている。観測はジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡とアタカマ・コンパクト・アレイを使用して行われ、赤外線とマイクロ波の波長で天体を記録した。
この分析により、科学者たちは彗星が太陽に近づく際に放出されたガスを調査することができた。 3I/ATLAS によって放出された炭素分子には、太陽系の他の天体と比較して、元素のより重い同位体である炭素 13 の量が大幅に少ないことが判明しました。同位体は、同じ化学元素のバリエーションであり、電子と陽子の数は同じですが、中性子の数が異なることを覚えておく価値があります。
この特徴は、この彗星が非常に古いものであることを示しています。その説明は、私たちの銀河系の星の内部で物質がどのように処理されるかにあります。
天の川銀河に存在する炭素のほとんどは、太陽よりも大きな質量を持つ星によって生成されます。これらの星の核融合によって生成された炭素は、ライフサイクルの終わりに宇宙に戻され、そこで将来の世代の星や惑星に組み込まれます。
しかし、特定のプロセスが存在します。星はその中心で炭素を生成すると同時に、「高温背景燃焼」として知られる現象によって、主要な同位体である炭素 12 を炭素 13 に変換します。このようにして、銀河内の炭素 13 の割合は時間の経過とともに徐々に増加します。
炭素 13 の濃度がこれほど減少しているということは、3I/ATLAS 彗星は、この同位体の量が炭素 12 に比べて低かった時代に発生したに違いありません。これにより、その年齢は約 120 億年と推定され、天の川銀河形成の原始段階にまで遡ります。
ベラ・ルービン天文台は新たな発見を約束します
チリ北部の山頂にあるベラ・ルービン天文台には、高速広角レンズとして動作する望遠鏡と一体化された、これまでに開発された最大のカメラが設置されています。
この組み合わせにより、この天文台は、太陽系を通過する星間天体を識別するための完璧な機器となります。天文学者の予測では、この施設により今後 10 年間で数十のこれらの天体の位置を特定できるようになるでしょう。
これまでに観測された3人の星間訪問者は、それぞれ独自の特徴を示していた。研究の将来は有望です。天文台は、匿名のままであるであろう天体を、より早期に検出するでしょう。
より多くの標本が発見されれば、これらの天体を個別ではなくグループとして分析することが可能になり、天の川銀河における星や惑星の形成の歴史の理解が深まるでしょう。
