冥王星を越えた遠方の天体の周囲に薄い大気が検出された
天文学者らは、これまで大気の存在を裏付けるには小さすぎると考えられていた太陽系外縁の小さな天体の周囲に薄い大気を初めて検出した。
太陽系の端にあるカイパーベルトには、太陽系外縁天体（TNO）と呼ばれる数千の凍った岩体があり、45 億年前の形成の名残です。
準惑星冥王星は、これらの TNO の中で最大のものであり、海王星の軌道の外側に位置することからその名が付けられました。
この小さな天体の低温と表面重力の弱さから、天文学者らは、薄い天体を持つ冥王星を除いて、天体には大気を保持する能力がないと考えていた。大気、特に高密度の大気は、通常、土星の最大の衛星であるタイタンを含む大きな惑星や衛星の周囲に形成されます。
一方、準惑星エリス、ハウメア、マケマケ、そして冥王星に次ぐ最大のTNOである準惑星候補クオアールには大気がないようだ。
まれな観測の機会に、日本の天文学者は、(612533) 2002 XV として知られる TNO の周囲の大気の薄い層を検出しました。93今週月曜日にネイチャー・アストロノミー誌に発表された研究結果によると。
冥王星の直径は 1,477 マイル (2,377 キロメートル) ですが、2002 XV93 その直径はわずか約 311 マイル (500 キロメートル) です。
国立天文台の准教授兼上級教授である有松耕博士とその同僚らによってなされたこの予期せぬ発見は、小さな天体の周囲の大気がどのように形成され維持されるのかについて前例のない洞察をもたらし、カイパーベルト天体に対する天文学者の考え方を変える可能性がある。
観察の機会を活かして
2024 年 1 月が近づくにつれ、有松氏らは、TNO が明るい星を通過する様子を日本から観察できる唯一の機会に備えて準備を進めました。
2002 XV93 カイパーベルト天体の標準的な軌道を持ち、準惑星よりも小さいため、他のTNOと異なるとは考えられませんでした。
しかし、TNOが宇宙背景の星によって照らされるとき（恒星掩蔽と呼ばれる）は、遠くにある小さな天体の大きさ、形、特徴を研究する貴重な機会である、と有松氏は述べた。研究者らは、京都と長野県の天文台と、福島の市民科学者が運営する望遠鏡を使用して、日本の異なる3か所に設置した。
TNO がその前を移動するにつれて星の光は徐々に消え、大気の存在を示唆しました。物体に大気がない場合、星は消え、より鮮明に再び現れます。
「観測データでは、影の端近くの星の明るさが約1.5秒間続く滑らかな変化を示した」と有松氏は電子メールで書いた。 「この種の滑らかな明るさの変化は、天体の周囲の非常に薄い大気によって星の光が曲げられた場合に自然に説明されます。」
研究者らは、2002 XV と計算しました。93 この大気は地球の 500 万倍から 1,000 万倍の薄さであり、その形成については 2 つの可能性が考えられています。
この大気は、この小さな氷の天体の氷火山の生成物である可能性があり、氷火山がその表面の下からメタン、窒素、一酸化炭素などの内部ガスを放出します。あるいは、彗星のような別のカイパーベルト天体が 2002 XV に衝突した可能性があります。93地下からもガスが放出されます。
有松氏は、衝撃によって大気が形成されたとすれば、それは数百年しか持続しない可能性があると述べた。しかし、もし定期的な極氷火山活動がガスを放出して大気を補充すれば、それはもっと長く続く可能性がある、と彼は付け加えた。
2002 XV93 を知る
2002 未来の観測 XV93より多くの恒星掩蔽の機会を通じて、または強力なジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を通じて、天文学者は大気の性質をよりよく特徴づけ、その起源と、大気が時間の経過とともにどのように進化するかを決定するのに役立ちます。
「将来の掩蔽観測で圧力の着実な減少が明らかになれば、それは短期的な衝突の起源を示唆するだろう」と有松氏は述べた。
ウェッブ望遠鏡は、物体からのメタンや一酸化炭素の放出を検出し、大気の組成を特定することもできる。
有松氏のチームは、恒星掩蔽観測に基づいて他のTNOの周囲の大気の探索を続けている。彼らの調査結果は、2002 XV かどうかを判断するのに役立つ可能性があります。93 がこのルールのまれな例外である場合、または他の同様の小さなオブジェクトにも雰囲気がある場合。
ワシントンDCのカーネギー科学研究所の科学者、スコット・S・シェパード博士は、「これは読んでいて刺激的な発見だった」と語った。 「2002 XV93 のような天体は大気をもつには小さすぎると考えられていましたが、この結果はそれが真実ではないことを示しています。」
シェパードは研究には関与していませんでしたが、TNO を研究し、発見しました。
この発見は、2002 XV の最近の活動の発見にも焦点を当てています。93シェパードは、それが凍ったガスの噴出であろうと、物質が物体の表面にゆっくりと落ちた結果であろうと、観察した。
「これは、カイパーベルトが寒くて死んだ場所ではなく、活動に満ちており、生命の基礎となる要素がたくさんあることを示している」とシェパード氏は電子メールで書いた。
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