22年2023月XNUMX日 (Nanowerkニュース) 2017 年、「オウムアムア」と名付けられた謎の彗星は、科学者と一般の人々の想像力を刺激しました。 それは太陽系外から来た最初の既知の訪問者であり、ほとんどの彗星のように明るいコマや塵の尾がなく、葉巻とパンケーキの間のような独特の形をしており、その小さなサイズは彗星よりも小惑星に適していました。 しかし、天文学者が説明できない方法で太陽から離れて加速していたという事実は、科学者を当惑させ、エイリアンの宇宙船であると示唆する人もいました. 現在、カリフォルニア大学バークレー校の天体化学者とコーネル大学の天文学者は、太陽の周りの双曲線軌道からの彗星の不思議な逸脱は、多くの氷の彗星に共通する可能性が高い単純な物理的メカニズムによって説明できると主張しています。日光の下 (自然, 「放射線分解で生成された H からの 1I/'Oumuamua の加速2 Hで2オアイス」).
星間彗星「オウムアムア」が太陽に接近する際に暖まり、水素ガス (白い霧) を放出して軌道がわずかに変化した様子をアーティストが描写したもの。 パンケーキ型である可能性が最も高いこの彗星は、チリ粒子以外で、別の恒星から太陽系を訪れた最初の既知の物体です。 (画像: NASA、ESA、ジョセフ オルムステッド、STScI のフランク サマーズ)水素ガスが氷から噴出するときに生じる小さな押し。 ほとんどの彗星は本質的に汚れた雪玉であり、太陽系の外縁から定期的に太陽に接近します。 日光によって暖められると、彗星は水やその他の分子を放出し、周囲に明るいハローまたはコマを生成し、多くの場合、ガスや塵の尾を生成します。 放出されたガスは、宇宙船のスラスターのように作用して彗星に小さなキックを与え、小惑星や惑星などの他の太陽系天体に典型的な楕円軌道から軌道をわずかに変更します。 発見されたとき、オウムアムアにはコマや尾がなく、小さすぎて太陽から遠すぎたため、多くの水を放出するのに十分なエネルギーを獲得できなかったため、天文学者はその組成とそれを外側に押し出しているものについて激しく推測しました. Hをガス放出する水素氷山でしたか2? 太陽からの軽い圧力で押し出された大きくてフワフワした雪の結晶？ 異星文明が生み出した光の帆？ 自力で宇宙船？ カリフォルニア大学バークレー校の化学助教授で、宇宙の冷たい真空中の氷のような岩石で起こる化学反応を研究しているジェニファー・バーグナーは、もっと簡単な説明があるかもしれないと考えました。 彼女は同僚のダリル・セリグマン (現在はコーネル大学の全米科学財団のポスドク研究員) にこの問題を持ちかけ、協力してテストすることにしました。 「星間物質を通過する彗星は、基本的に宇宙放射線によって加熱され、結果として水素を生成します。 私たちが考えたのは、もしこれが起こっているなら、それを実際に体内に閉じ込めて、太陽系に入って暖められたときに水素を放出することができるかということでした. バーグナーは言った。 「それは、非重力加速度を説明するために必要な力を定量的に生み出すことができますか?」 驚いたことに、彼女は、1970 年代、80 年代、90 年代に発表された実験的研究で、宇宙線に似た高エネルギー粒子が氷に衝突すると、水素分子 (H2) が豊富に生成され、氷の中に閉じ込められます。 実際、宇宙線は氷の中を数十メートル突き抜けて、水の 115 分の 111 以上を水素ガスに変えることができます。 「直径数キロメートルの彗星の場合、ガス放出は天体の大部分に比べて非常に薄い殻からのものであるため、組成的にも加速の観点からも、それが検出可能な効果であるとは必ずしも期待できません」と彼女は言いました。言った。 「しかし、オウムアムアは非常に小さかったので、実際にこの加速を推進するのに十分な力を生み出したと考えています。」 少し赤みを帯びた彗星は、おおよそ19×1×XNUMXメートルの大きさだったと考えられています。 相対的な寸法はかなり確かでしたが、天文学者は実際のサイズを確信できませんでした。望遠鏡で解決するには小さすぎて遠すぎたからです。 サイズは、彗星の明るさと、彗星が転倒したときに明るさがどのように変化したかから推定する必要がありました。 現在までに、太陽系で観測されたすべての彗星 — カイパーベルトで発生した短周期彗星と、より遠くのオールトの雲からの長周期彗星は、差し渡しが約 XNUMX キロメートルから数百キロメートルの範囲でした。 「ジェニーのアイデアの素晴らしいところは、それがまさに星間彗星に起こるべきことだということです」とセリグマンは言いました。 「私たちは、水素氷山やその他のクレイジーなものなど、これらすべてのばかげたアイデアを持っていましたが、それは最も一般的な説明にすぎません。」 Bergner と Seligman は今週、Nature 誌に結論を発表する予定です。 この論文で共同研究を始めたとき、二人ともシカゴ大学の博士研究員でした。
星間彗星「オウムアムア」が太陽に接近する際に暖まり、水素ガス (白い霧) を放出して軌道がわずかに変化した様子をアーティストが描写したもの。 パンケーキ型である可能性が最も高いこの彗星は、チリ粒子以外で、別の恒星から太陽系を訪れた最初の既知の物体です。 (画像: NASA、ESA、ジョセフ オルムステッド、STScI のフランク サマーズ)水素ガスが氷から噴出するときに生じる小さな押し。 ほとんどの彗星は本質的に汚れた雪玉であり、太陽系の外縁から定期的に太陽に接近します。 日光によって暖められると、彗星は水やその他の分子を放出し、周囲に明るいハローまたはコマを生成し、多くの場合、ガスや塵の尾を生成します。 放出されたガスは、宇宙船のスラスターのように作用して彗星に小さなキックを与え、小惑星や惑星などの他の太陽系天体に典型的な楕円軌道から軌道をわずかに変更します。 発見されたとき、オウムアムアにはコマや尾がなく、小さすぎて太陽から遠すぎたため、多くの水を放出するのに十分なエネルギーを獲得できなかったため、天文学者はその組成とそれを外側に押し出しているものについて激しく推測しました. Hをガス放出する水素氷山でしたか2? 太陽からの軽い圧力で押し出された大きくてフワフワした雪の結晶？ 異星文明が生み出した光の帆？ 自力で宇宙船？ カリフォルニア大学バークレー校の化学助教授で、宇宙の冷たい真空中の氷のような岩石で起こる化学反応を研究しているジェニファー・バーグナーは、もっと簡単な説明があるかもしれないと考えました。 彼女は同僚のダリル・セリグマン (現在はコーネル大学の全米科学財団のポスドク研究員) にこの問題を持ちかけ、協力してテストすることにしました。 「星間物質を通過する彗星は、基本的に宇宙放射線によって加熱され、結果として水素を生成します。 私たちが考えたのは、もしこれが起こっているなら、それを実際に体内に閉じ込めて、太陽系に入って暖められたときに水素を放出することができるかということでした. バーグナーは言った。 「それは、非重力加速度を説明するために必要な力を定量的に生み出すことができますか?」 驚いたことに、彼女は、1970 年代、80 年代、90 年代に発表された実験的研究で、宇宙線に似た高エネルギー粒子が氷に衝突すると、水素分子 (H2) が豊富に生成され、氷の中に閉じ込められます。 実際、宇宙線は氷の中を数十メートル突き抜けて、水の 115 分の 111 以上を水素ガスに変えることができます。 「直径数キロメートルの彗星の場合、ガス放出は天体の大部分に比べて非常に薄い殻からのものであるため、組成的にも加速の観点からも、それが検出可能な効果であるとは必ずしも期待できません」と彼女は言いました。言った。 「しかし、オウムアムアは非常に小さかったので、実際にこの加速を推進するのに十分な力を生み出したと考えています。」 少し赤みを帯びた彗星は、おおよそ19×1×XNUMXメートルの大きさだったと考えられています。 相対的な寸法はかなり確かでしたが、天文学者は実際のサイズを確信できませんでした。望遠鏡で解決するには小さすぎて遠すぎたからです。 サイズは、彗星の明るさと、彗星が転倒したときに明るさがどのように変化したかから推定する必要がありました。 現在までに、太陽系で観測されたすべての彗星 — カイパーベルトで発生した短周期彗星と、より遠くのオールトの雲からの長周期彗星は、差し渡しが約 XNUMX キロメートルから数百キロメートルの範囲でした。 「ジェニーのアイデアの素晴らしいところは、それがまさに星間彗星に起こるべきことだということです」とセリグマンは言いました。 「私たちは、水素氷山やその他のクレイジーなものなど、これらすべてのばかげたアイデアを持っていましたが、それは最も一般的な説明にすぎません。」 Bergner と Seligman は今週、Nature 誌に結論を発表する予定です。 この論文で共同研究を始めたとき、二人ともシカゴ大学の博士研究員でした。
遠くからの使者
彗星は、4.5 億年前に太陽系が形成されたときに残った氷の岩石であり、太陽系が形成されたときの状態を天文学者に伝えることができます。 星間彗星は、惑星を形成する円盤に囲まれた他の星の周りの状況にもヒントを与えることができます。 「彗星は、現在の原始惑星系円盤が進化の段階にあったときの太陽系の様子のスナップショットを保存しています」とバーグナーは言いました。 「それらを研究することは、私たちの太陽系が初期の形成段階でどのように見えていたかを振り返る方法です。」 遠く離れた惑星系にも彗星があるようで、その多くは系内の他の天体との重力相互作用により排出される可能性が高く、天文学者はこれが太陽系の歴史の中で起こったことを知っています。 これらの不正な彗星のいくつかは、時々私たちの太陽系に入り、他のシステムでの惑星形成について学ぶ機会を提供するはずです. 「太陽系の彗星や小惑星は、太陽系の実際の惑星から学んだことよりも、惑星の形成について多くのことを教えてくれました」とセリグマンは言いました。 「星間彗星は、今日私たちが測定しようとしている太陽系外惑星よりも、太陽系外惑星についてより多くのことを教えてくれると思います。」 過去に、天文学者は、太陽系で星間彗星を観測できなかったことから何を学べるかについて、数多くの論文を発表しました。 すると「オウムアムアがやってきた。 10月。 19 年 2017 月 1 日、マウイ島で、マノアにあるハワイ大学の天文学研究所が運営する Pan-STARRSXNUMX 望遠鏡を使用している天文学者は、彗星か小惑星のどちらかと思われるものに初めて気づきました。 傾いた軌道と秒速 87 キロメートルという高速性から、太陽系の外から来たものであることがわかり、ハワイ語で 1I/'Oumuamua (oh MOO-uh MOO-uh) という名前が付けられました。 「遠くから最初に到着する使者」のために。 これは、私たちの太陽系でこれまでに見られた塵粒子を除けば、最初の星間物体でした。 2 つ目の 2019I/Borisov は XNUMX 年に発見されましたが、見た目も挙動も典型的な彗星に似ていました。 オウムアムアに焦点を合わせる望遠鏡がますます増えるにつれて、天文学者はその軌道図を作成し、オウムアムアがすでに太陽の周りを一周し、太陽系の外に向かっていると判断することができました。 オウムアムアの明るさは周期的に 12 倍に変化し、非対称に変化したため、非常に引き伸ばされ、端から端まで転がっていると考えられました。 天文学者はまた、小惑星に見られるよりも大きく、より彗星の特徴である、太陽から離れたわずかな加速に気付きました。 彗星が太陽に近づくと、表面から放出された水とガスが光るガス状コマを作り、その過程で塵を放出します。 典型的には、彗星の航跡に残った塵が XNUMX つの尾として見えるようになりますが、太陽光線からの軽い圧力によって押し出された蒸気と塵は、太陽から離れた方向を指す XNUMX つ目の尾を生成し、さらに少し慣性で外側に押し出します。なぜ加速していたのか？
しかし、天文学者は、オウムアムアの周りに昏睡状態、ガス放出された分子、または塵を検出できませんでした。 さらに、計算によると、彗星に当たる太陽エネルギーは、観測された非重力キックを彗星の表面から水または有機化合物を昇華させるには不十分であることが示されました。 H などの超揮発性ガスのみ2は、N2 または一酸化炭素 (CO) は、入射する太陽エネルギーを考えると、観測に一致するのに十分な加速を提供できます。 「私たちは太陽系でダストコマのない彗星を見たことがありませんでした。 したがって、非重力加速度は本当に奇妙でした」とセリグマンは言いました。 これにより、彗星のどの揮発性分子が加速を引き起こしているのかについて多くの憶測が飛び交いました。 セリグマン自身が論文を発表し、彗星が固体の水素 (水素氷山) で構成されている場合、太陽の熱で十分な量の水素を放出して、奇妙な加速を説明できると主張しました。 適切な条件下では、固体窒素または固体一酸化炭素で構成される彗星も、彗星の軌道に影響を与えるのに十分な力でガスを放出します。 しかし、天文学者は、これまで観測されたことのない水素や窒素の固体が形成される条件を説明するために、手を伸ばさなければなりませんでした。 そして、どうすればしっかりしたHができますか2 体は星間空間でおそらく100億年生き残りますか? バーグナーは、氷に閉じ込められた水素のガス放出が「オウムアムア」を加速するのに十分かもしれないと考えました。 実験家であり理論家でもある彼女は、星間物質 (ISM) の温度である 5 ～ 10 ケルビンに冷却された非常に冷たい氷と、ISM に見られる種類のエネルギー粒子および放射線との相互作用を研究しています。 彼女は過去の出版物を調べて、高エネルギーの電子、陽子、およびより重い原子が水の氷を水素分子に変換できること、および彗星のふわふわした雪玉構造が氷内の泡にガスを閉じ込めることができることを実証する多くの実験を見つけました。 実験によると、太陽の熱などで温められると、氷がアニールし (非晶質から結晶構造に変化)、気泡が押し出されて水素ガスが放出されることが示されました。 バーグナーとセリグマンが計算した彗星の表面の氷は、コリメートされたビームまたは扇形のスプレーのいずれかで、「オウムアムア」のような小さな彗星の軌道に影響を与えるのに十分なガスを放出する可能性があります. 「重要なポイントは、『オウムアムアは、重度の処理を経験したばかりの標準的な星間彗星であることと一致している』ということです」とバーグナーは言いました。 「私たちが実行したモデルは、彗星や小惑星から太陽系で見られるものと一致しています。 したがって、本質的に彗星のように見えるものから始めて、このシナリオを機能させることができます。」 このアイデアは、ダストコマがないことも説明しています。 「氷のマトリックスにほこりがあったとしても、氷を昇華させているのではなく、氷を再配置してからHをさせているだけです。2 解放される。 そのため、ほこりも出てきません」とセリグマン氏は言います。「暗い」彗星
セリグマン氏は、「オウムアムアの加速の原因についての彼らの結論は、彗星に関する本を閉じるべきだ」と述べた。 2017 年以来、彼とバーグナーとその同僚は、観測可能なコマがないが、小さな非重力加速度を持つ他の 2 つの小さな彗星を特定しており、そのような「暗い」彗星が一般的であることを示唆しています。 H1998 は暗黒彗星の加速の原因ではない可能性が高いが、「オウムアムア」とともに、太陽系の小さな天体の性質について学ぶべきことがたくさんあることを明らかにしていると、バーグナーは指摘した。 これらの暗い彗星の XNUMX つ、XNUMX KY26は、最近小惑星リュウグウからサンプルを収集した日本のはやぶさ 2 ミッションの次のターゲットです。 1998 KY26 XNUMX月に暗黒彗星であることが判明するまでは、小惑星と考えられていました。 「閉じ込められた水素について、ジェニーは間違いなく正しい。 それまでは誰も考えていなかった」と語った。 「太陽系で他の暗黒彗星を発見してから、ジェニーの素晴らしいアイデアまで、それは正しかったと思います。 水は、太陽系の彗星の最も豊富な成分であり、おそらく太陽系外系でも同様です。 また、水分の豊富な彗星をオールトの雲に入れるか、星間物質に放出すると、H のポケットを持つ非晶質の氷が得られるはずです。2」 Hだから2 エネルギー放射にさらされた氷に富んだ天体で形成されるはずですが、研究者たちは、彗星が宇宙線によって照射される太陽系の外側の範囲にあるオールトの雲から太陽に接近する彗星でも同じメカニズムが働いているのではないかと考えています。星間彗星のように。 長周期彗星からの水素ガス放出の将来の観測は、Hのシナリオをテストするために使用することができます2 形成と閉じ込め。 ルービン天文台のレガシー スペース アンド タイム サーベイ (LSST) によって、さらに多くの星間および暗い彗星が発見され、天文学者は彗星で水素ガス放出が一般的であるかどうかを判断できるようになります。 Seligman は、チリの Vera C. Rubin 天文台で実施され、2025 年初頭に運用が開始される予定であるこの調査は、オウムアムアのような星間彗星を毎年 XNUMX つから XNUMX つ検出し、おそらくさらに多くの星間彗星を検出するはずであると計算しました。ボリソフのような明白な昏睡。- SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=62647.php
