宇宙への旅人

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土星の衛星エンケラドゥスから噴きあがる巨大な水柱を発見



土星の衛星エンケラドゥスから巨大な水柱を発見

　土星の衛星「エンケラドゥス」の表面から吹き出す、壮大な水蒸気の水柱が観察されたそうだ。その長さは約1万km、日本からアメリカまでの長大なものだ。

　エンケラドゥスはその地下に液体の海が存在し、生命の発見が期待されている衛星だ。

　サウスウエスト研究所のクリストファー・グライン博士によれば、「太陽系で最もダイナミックな天体の1つで、地球外生命捜索の最高のターゲット」であるという。

　今回のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）による観察では、エンケラドゥスが水蒸気でまるでドーナツのような軌跡を描いていることが確認されている。

　この発見を受けて、来年もまたJWSTによるエンケラドゥスの観察が行われる予定であるそうだ。

エンケラドゥスから噴きだす膨大な水蒸気が土星系の水の供給源
　
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）によって観察された土星衛星「エンケラドゥス」の水蒸気のプルームは、長さ約1万kmと巨大なものだ。

　エンケラドゥスの直径は約500kmなので、自身の20倍もの水蒸気を噴き上げているということになる。


JWSTのNIRSpec（近赤外線分光器）の画像から、エンケラドスの南極から噴出する水蒸気プルームが、エンケラドス自体の大きさの20倍以上にも広がっていることがわかる / image credit:NASA、ESA、CSA、Geronimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

　この衛星から噴出された氷の粒や水蒸気はこれまでにも観察されているが、JWSTによる最新の観察は驚くべき真実を伝えている。

　この衛星はわずか33時間で巨大な土星を1周する。その間に水蒸気プルームを噴出し、まるでドーナツのような軌跡を残すのだ。

　それは土星系の水の供給源でもあるようだ。JWSTの観測データによると、水の3割はエンケラドゥスの軌跡に残るが、残りの7割は土星系のその他の領域へと散らばっていくという。

　このような水蒸気プルームのドーナツ（ウォータートーラス）が視覚的に示されたのは初めてであるとのこと。それはJWSTの並外れた性能を証明するものでもあるそうだ。

Enceladus Plume and Torus


エンケラドゥスの南極から噴き出す水蒸気によって形成される水のドーナツ「ウォータートーラス」を可視化したもの。水の3割はトーラス内にとどまるが、残り7割は土星系へと散らばっていく/NASA’s Goddard Space Flight Center), A. Pagan (STScI), L. Hust

来年はエンケラドゥスの生命と居住可能性を調査
　
今回の発見を受け、今回の研究チームは来年もJWSTでエンケラドゥスを調べる予定になっている。

　そのときの主なターゲットは、有機物や過酸化水素だ。これはエンケラドゥスの居住可能性を知る手がかりとなる。

　「過酸化水素がとりわけ興味深いのは、これまで発見されたものよりずっと強力な代謝エネルギー源となるからです」（グライン氏）

　来年の観測では、今回の10倍の信号対雑音比で観察が行われる。つまりはより詳しい観察が可能になるということだ。

　エンケラドゥスはその地下の海に生命の存在が期待されているが、今後の観測ではどのような発見があるのか楽しみに待っていよう。

　また、こうした水蒸気プルームの時間による変動を理解することは、今後の惑星科学ミッションを計画するうえでも大切であるとのこと。

　現在エンケラドゥスの生命の痕跡を探るべく「Enceladus Orbilander計画」が提案されているが、今回のような研究は、海のサンプルを回収するために探査機をどこに送り込むべきか正しく判断するヒントになるそうだ。

　この研究は『Nature Astronomy』に掲載される予定だ。現在はその未査読版を閲覧することができる

2023年06月02日
カラパイアより

KSY

大きな赤ちゃん星の温かさが届く範囲は10光年程度


N49周囲の一酸化炭素分子の強度分布
（左）FUGINプロジェクトで得られたN49周囲の一酸化炭素分子（13CO）の強度分布。（黄枠）今回の研究で野辺山45m電波望遠鏡を使ってアンモニア分子を観測した範囲、（中心の白い点線）N49の位置。（右）「スピッツァー」によるN49の3色合成画像（提供：名古屋市科学館、以下同）

大質量原始星周辺の温度分布が初めて明らかにされ、このような星が周囲の星間ガス雲へ及ぼす影響が普遍的に10光年程度であることなどが示された。

質量が太陽の10～20倍以上もあるような大質量星は、膨大なネルギーを放出して周囲の星間ガスに大きな影響を与える。たとえば、NASAの赤外線天文衛星「スピッツァー」が天の川銀河内で約600個見つけた「赤外線バブル」の多くは、中心に位置する大質量星からの強い紫外線放射が周囲の星間ガスを電離して作ったものと考えられる。また、赤外線バブルの縁ではしばしば、おそらくはバブルの膨張が引き金となって、次世代の大質量星が誕生している。

では、生まれたての原始星（赤ちゃん星）の段階では、大質量星は周囲に対してどれだけの影響を及ぼすのだろうか。名古屋市科学館の河野樹人さんたちの研究チームは、天の川のわし座とたて座の境界付近にある赤外線バブル「N49」を野辺山45m電波望遠鏡で調べた。これまでの研究で、N49の周りには細長いフィラメント状の構造が存在することが知られている。

今回の観測では、鹿児島大学の研究者たちを中心とした「KAGONMA（Kagoshima galactic object survey with the Nobeyama 45-meter telescope by mapping in ammonia lines）」プロジェクトの一環としてアンモニア分子からの電波をとらえ、このフィラメント状構造の中にアンモニアガスの塊が3つ存在することを明らかにした。とくに中央のクランプには年齢10万年以下の若い大質量星があり、およそ10光年の範囲で高密度分子ガス雲の温度が上昇している。


N49のアンモニア分子の空間分布
野辺山45m電波望遠鏡で観測されたN49のアンモニア分子の空間分布。カラーと等高線で電波強度の違いを示している

これは、生まれたての大質量星によって周囲の高密度分子ガス雲が温められた現場を見ているものと考えられる。これまで調べられていなかった、赤外線バブルの縁にある大質量原始星周辺の温度分布を初めて明らかにした成果であり、赤外線バブルの縁も他の天の川銀河の大質量星形成領域の観測から得られた結果と変わらないことを示すものだ。つまり、大質量原始星は周囲の星間ガス雲を加熱するが、その影響範囲はどこでも変わらず10光年程度と限定的であることがわかってきた。

さらに、今回のアンモニア分子の観測結果と、天の川銀河の大規模分子雲サーベイプロジェクト「FUGIN」によって得られた一酸化炭素分子の空間分布との比較から、視線速度の異なるフィラメント状分子雲の重なった場所に高密度分子ガスが存在することがわかった。先行研究で提案された、2つの分子雲の衝突によって高密度分子ガスが作られ、そこでバブルの縁にある若い大質量星が形成されたとするシナリオを支持する観測結果だ。



2023年6月1日
AstroArtsより
N49周辺の分子ガスの温度分布
（左）アンモニア分子の観測データの解析で得られたN49周辺の分子ガスの温度分布。十字の位置に若い大質量星が存在する。（右）FUGINで得られた一酸化炭素分子（13CO）の2つの視線速度成分（88km/s、95km/s）の強度分布に赤い等高線でアンモニア分子の分布を重ねたもの

Blue Moon

探査機ジュノー、木星で地球のものに似た稲妻の存在を明らかに


木星の北半球で起きている稲妻の想像図（Getty Images）

太陽系最大の木星は、直径が地球の約11倍で岩石質ではなくガスからなる惑星であるにも関わらず、地球とほぼ変わらない稲妻が存在する。

木星の稲妻（大気中で起きる巨大な電気火花）の存在という意外な真実が、NASAの木星探査機ジュノーが集めた5年分のデータから明らかになった。ジュノーは2016年半ばから木星を周回している。

Nature Communications誌に掲載された最新論文は、ジュノーの電波実験装置が取得した高精度データの詳細を報告している。この装置は木星の大気、磁場および磁気圏（惑星を覆う惑星の磁場に支配された領域）の相互作用を理解するために作られた。

主著者のイヴァーナ・コルマソヴァはチームとともに、木星で電波パルスがミリ秒間隔に発生していることを発見した。それは、地球の雷雨で見られるものと似た、段階的な稲妻の発生を示唆している。

結果は、木星で稲妻が発生する仕組みが、地球大気の雲の中で発生する稲妻に似ている可能性があることを示していると著者らは主張している。

木星で稲妻が発生する過程は地球と似ているかもしれないが、そこには大きな違いもある。木星の積乱雲（雷雲）は雲底から雲頂まで40マイル（約67km）にもなり、地球のものより5倍も高い。さらに、木星で起きる稲妻の閃光は、地球最大と言われる「スーパーボルト」の3倍のエネルギーを持つ。

ジュノーが約7年前に木星系に到達して以来、次々と木星の謎めいた特徴が暴かれてきた。

ジュノーは「大赤斑（Great Red Spot）」の研究も行ってきた。大赤斑は直径2万6000kmという地球全体の約2倍、木星自身の約6分の1にもなる太陽系最大の嵐だ。少なくとも1830年以来、嵐は続いている。

ジュノーは、マイクロ波放射計（MWR）を使った調査も行い「大赤斑」のような木星の高気圧は頂部では冷たく底部では温かく、一方サイクロン（低気圧）は上が温かく下が冷たいことを突き止めた。

11億ドル（約1500億円）をかけたこのソーラー駆動探査機は、2011年8月5日に打ち上げられ、2016年7月4日に木星周回を開始した。

現在、ジュノーは木星の楕円軌道を38日周期で回っており、延長されたミッションは2025年9月15日、76回目の周回途中に木星の擾乱（じょうらん）する大気に向かって降下して分解する。これは、誤って木星の衛星のいずれかに衝突し、汚染してしまう可能性を回避するためだ。

2023年5月31日
Forbes JAPANより