太陽系外から飛来した恒星間天体「3I/ATLAS」を取り巻くガス雲の流出速度が、太陽系に存在する一般的な彗星と比べて約半分にとどまることが明らかになった。アメリカ・テキサス州の研究チームを中心とする国際観測班が詳細なスペクトル分析を実施したところ、凍結した核を取り巻くガス構造の中から、本来は蒸発しにくい重金属の特異な成分シグナルが捉えられた。

天文学者らは、通常であれば太陽から遠く離れた低温領域で揮発しないはずの中性鉄および中性ニッケルの明瞭な輝線を検出している。テキサス大学オースティン校マクドナルド天文台の副所長で上級研究員を務めるアニタ・コクラン博士は、この直接観測が未知の宇宙領域を知る手がかりになると説明した。博士は「3I/ATLASを詳細に調べることで、母体となった太陽系外惑星系の環境や、途方もなく長い恒星間航海が天体に与えた影響の解明につながる」と研究の意義を述べている。

ホビー・エバリー望遠鏡によるコマ成分の精密追跡

今回の観測データは、テキサス州フォート・デイビスに位置するマクドナルド天文台のホビー・エバリー望遠鏡に搭載された分光器「VIRUS」を用いて収集された。観測装置は、太陽方向に向かって固体核から8万5000キロメートル以上にわたり拡散する揮発性化合物の広がりを正確に捉えている。検出された成分には、金属元素のほかにもシアノーゲン、三炭素、メチリジン、二炭素といった、彗星科学で広く知られる分子種が含まれていた。

しかしながら、このガス状エンベロープの流体力学的な挙動は、太陽系の周期彗星に対して用いられる標準モデルとは大きく乖離していた。一般的な彗星では受ける太陽放射量に応じて噴出ガスの拡散速度が予測可能な推移を示すのに対し、3I/ATLASの流出速度は同じ太陽中心距離にある標準的平均値の約50パーセントにまで減速しており、従来の化学分布理論に修正を迫る結果となっている。

本研究の成果は学術誌「ザ・プラネタリー・サイエンス・ジャーナル」に掲載され、テキサス大学オースティン校、ベルギーのリエージュ大学、および京都産業大学の科学者らによる国際共同研究として進められた。共同執筆者には、京都産業大学神山宇宙科学研究所副所長を務める川北秀曜教授や、ホビー・エバリー望遠鏡の天文学者であるグレゴリー・ザイマン氏らが名を連ねている。

観測データが示す軌道位置と物理特性の一覧

• 正式名称：恒星間彗星3I/ATLAS（登録名：C/2025 N1）
• 発見日時：2025年7月1日（チリのリオ・ウルタドに設置されたATLAS観測網による発見）
• 天体分類：太陽系内を横断する天体として確認された3例目の恒星間天体
• VIRUS観測日：2025年12月9日
• 観測時の太陽からの距離：2.03天文単位
• 観測時の地球からの距離：1.83天文単位
• ガス雲のマッピング到達範囲：彗星核から外側へ8万5000キロメートル以上
• 噴出ガスの相対速度：同環境の太陽系彗星の基準値に対して50パーセント

低温領域における鉄とニッケルの気化プロセス

極低温の宇宙空間において気体状態の鉄やニッケルが観測された事実は、天体物理学者の間で極めて注目すべき現象と受け止められている。通常、金属原子は安定した鉱物結晶や固体粒子の中に閉じ込められており、気化するためには恒星近傍の灼熱環境に匹敵する極度の高温が必要とされる。観測時、この彗星は太陽から地球までの軌道距離の2倍以上に相当する2.03天文単位離れた場所に位置しており、岩石鉱物を直接昇華させる熱エネルギーは存在しなかった。

この特異な環境は、天体が形成された原始惑星系星雲から直接受け継いだ特殊な揮発性物質を保持している可能性を示唆している。研究者らは、鉱物の直接的な熱昇華ではなく、カルボニル化合物などの有機金属錯体が太陽光の放射を受けて分解された結果、中性金属原子が宇宙空間へ解離・放出されたという作業仮説を立てている。

太陽系を通過した歴代の恒星間天体との比較

3I/ATLASは、太陽系の外部から進入したことが確認された史上3番目の恒星間天体に位置づけられる。2017年に発見された最初の天体「1I/オウムアムア」は細長い棒状の形態を持ち、彗星特有の塵の尾を示さなかった。続いて2019年に検出された「2I/ボリソフ」は、太陽系内部の彗星と酷似した物理的特徴および化学組成を備えていた。

3I/ATLASが天体カタログに加わったことで、惑星形成の過程で生じた破片が銀河系内を絶え間なく浮遊している実態があらためて裏付けられた。この天体はチリのATLAS計画によって2025年7月1日に発見され、2025年10月下旬に太陽への最接近を果たした。引力によって太陽を周回し続ける天体とは異なり、こうした放浪天体は数千年から数万年にわたり星間空間の暗黒を旅し、双曲線軌道上で遭遇する恒星の熱をわずかな期間だけ受けて通り過ぎていく。

二酸化炭素の影響と起源解明に向けた追跡解析

化合物の放出速度が通常値の半分に抑制されている物理的メカニズムについては、現在も確定的な結論には至っていない。現時点で最も有力視されている見解は、高密度な二酸化炭素が大量に含まれているため全体の分子流が重くなり、凍結した核から粒子が離脱する速度を遅らせているという説である。

このガス大気全体の平均分子量を最終的に立証するためには、2025年の観測記録のさらなる精密検証や、詳細な光化学シミュレーションの構築が不可欠となる。これらの追跡研究が進むことで、3I/ATLASが形成された母星の周囲における化学進化の足跡がより明確に解き明かされる見通しである。