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Ludovico Einaudi

Posted by moonrainbow on 25.2024 癒しの音楽   0 comments   0 trackback
Adieux

冥王星の「ハート」は天体衝突で形成か?

Posted by moonrainbow on 25.2024 太陽系   0 comments   0 trackback
冥王星の「ハート」は天体衝突で形成か、地下海は存在せず?

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NASAのニュー・ホライズンズ探査機が撮影した冥王星の色彩強調補正画像。表面右下に「ハート」がある(NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

2015年に米航空宇宙局(NASA)の探査機ニュー・ホライズンズが人類史上初めて冥王星の姿を捉えた画像を地球に送信してきた。科学者らはそれ以来、この準惑星の表面にあるハート形をした謎の地域に頭を悩ませている。

このたび発表された最新のシミュレーション研究では、トンボー領域(Tombaugh Regio)のスプートニク平原(Sputnik Planitia)と呼ばれるこの地域が、直径640km超の惑星状天体との大規模な衝突の結果として形成されたことが示唆されている。この天体の大きさは、米アリゾナ州の北から南までの距離に相当するという。

冥王星は1930年、アリゾナ州フラッグスタッフのローウェル天文台に勤務していた米天文学者クライド・トンボーが発見した


■氷の殻

スプートニク平原は、冥王星の赤道近くの縦2000km横1200kmの範囲に広がる白色の盆地で、ニュー・ホライズンズのフライバイ探査で発見された。冥王星全体を覆う氷の殻が、同平原では特に薄くなっており、ここには冥王星の極寒環境から隔絶された地下海があると、科学者らは考えていた。

だが、専門誌Nature Astronomyに15日付で掲載された、今回の最新研究をまとめた論文では、冥王星には地下海が存在しないことも示唆されている


■表面の大部分

論文の筆頭執筆者で、スイス・ベルン大学の研究員のハリー・バランタインは、冥王星の表面の大部分が水氷の殻を覆うメタンの氷とその誘導体で構成されている一方、「スプートニク平原の大部分は窒素の氷で満たされており、これは低地であるため、天体衝突後に速やかに堆積した可能性が最も高い」と説明している

■冥王星の核

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冥王星の表面にある主な地形とその名称を示した画像。中央にスプートニク平原(Sputnik Planitia)があり、白線で囲まれた範囲がトンボー領域(Tombaugh Regio)(NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

「冥王星の核はとても低温なので、天体衝突で加熱されても核の岩石は融解せず、非常に硬いままだった」と、バランタインは続ける。「衝突の角度と低速度のおかげで、衝突天体の核は、冥王星の核の中に沈み込むのではなく、核の上で原形を保ったまま偏平化した」

スプートニク平原の形状と、同平原が赤道上に位置することは、他の惑星状天体との正面衝突でなく斜め衝突と、地下海でなく衝突天体の核の偏平化によって説明できると考えられる


■重要な手段

論文の共同執筆者で、米アリゾナ大学月惑星研究所(LPL)の惑星科学者のアディーン・デントンは「スプートニク平原の形成は、冥王星の歴史の最初期について知るための極めて重要な手段を提供している」と述べている。「より特異な形成シナリオを含めるように研究を拡張することで、冥王星の進化の全く新しい可能性のいくつかを知ることができた。これは他のカイパーベルト天体にも適用できるかもしれない」

■カイパーベルト

カイパーベルトは、海王星の軌道以遠の太陽系外縁部をドーナツ状に取り巻く領域で、氷天体や彗星が存在すると考えられている。

冥王星は、太陽から地球までの距離の40倍も遠くにあり、太陽光が到達するのに約5時間半かかる。地球の1600分の1しか太陽光が届かないため、表面温度が氷点下240度まで下がることもある


2024年4月21日
Forbes JAPANより

Amy Macdonald

Posted by moonrainbow on 24.2024 癒しの音楽   0 comments   0 trackback
Woman Of The World

「WASP-76b」では珍しい大気現象「光輪」が発生している?

Posted by moonrainbow on 24.2024 未分類   0 comments   0 trackback
「WASP-76b」では珍しい大気現象「光輪」が発生している?確認されれば太陽系外惑星では初

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WASP-76bで発生している光輪の想像図

「WASP-76b」は、最も研究されているホットジュピターの1つであり、金属鉄の雨が降るような極端な環境があると推定されています。しかし、観測データの全てを科学的に解釈できているわけではなく、多くの謎も残されています

太陽系外惑星WASP-76bでは、明けない夜の空から鉄の雨が降る

ポルト大学のOlivier Demangeon氏などの研究チームは、WASP-76bにおける謎の1つである、「ターミネーターゾーン(昼側と夜側の境目)」における反射光の非対称性について研究を行いました。その結果、WASP-76bでは「光輪」と呼ばれる大気現象が発生しているかもしれないというユニークな結果が得られました。もしもこの結果が正しい場合、WASP-76bは光輪の発生が確認された初の太陽系外惑星になります


■極端な気象現象が捉えられている太陽系外惑星「WASP-76b」

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WASP-76bのターミネーターゾーンでは金属鉄の雨が降っていると考えられています。

地球から見て「うお座」の方向に約640光年離れた位置にある太陽系外惑星「WASP-76b」は、最も研究されているホットジュピターの1つです。恒星の「WASP-76」からわずか約500万kmしか離れていない軌道を約1.8日周期で公転しているWASP-76bは、常に同じ面を恒星に向けている同期回転(潮汐ロック)の状態になっていると考えられています。

このため、WASP-76bの昼側と夜側では1000℃以上の気温差が生じているだけでなく(※1)、昼側から夜側に向かう猛烈な大気の流れがあると考えられています。この激しい気象現象によって、昼側で蒸発した金属鉄が大気の流れに乗り、ターミネーターゾーンで凝結することで “鉄の雨” が降っていると推定されています。太陽系では決して見られないこの気象現象は、全くの憶測で考案されたものではなく、多くの観測データを統合して得られたものです


ただし、まだ適切な解釈が与えられていない観測データもあります。その1つがターミネーターゾーンの明るさの違いです。本来、ターミネーターゾーンの明るさはどの場所を見ても同じはずです。しかし実際には、WASP-76bでは東半球のターミネーターゾーンのほうが西半球のターミネーターゾーンよりも明るいという違いがあることが分かりました。従来の研究で使われる惑星の大気循環モデルでは、この差を説明することができません。

※1…WASP-76bの昼側の気温は、観測値では約2200℃(2500±200K)です。しかし、ターミネーターゾーンで鉄の雨が降っているという推定の元となった中性鉄(イオン化していない鉄原子)の存在度を説明するためには、昼側では2400℃以上、夜側では1400℃以下の気温が必要となります


■WASP-76bでは「光輪」が発生している可能性を発見!

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地球で発生している光輪を捉えた衛星画像

Demangeon氏らの研究チームは、WASP-76bのターミネーターゾーンの明るさの違いについて、ESA(欧州宇宙機関)とSSO(スイス宇宙局)が打ち上げた宇宙望遠鏡「CHEOPS(ケオプス)」での観測データを使用した研究を行いました。CHEOPSは2020年からの3年間でWASP-76bの観測を合計23回行っています。また、研究チームはCHEOPSの観測データと他の宇宙望遠鏡(「TESS」「ハッブル」「スピッツァー」)の観測データを比較することで、WASP-76bから来る反射光の光学的性質について正確な分析を行いました。

その結果、東半球のターミネーターゾーンから来る反射光には、特定の狭い方向かつ非常に狭い範囲から来たものが含まれていることが分かりました。つまり、東側のターミネーターゾーンでは、局所的に光が増すような大気現象が起きていることになります。

このような光学的現象は地球でも起きており、「光輪(グローリー)」と呼ばれています。光輪は虹色の円が何重にも重なっていて、一見すると虹に似ています。しかし、生じるメカニズムはそれぞれ異なっており、光輪と虹は別の現象です(※2)。また、地球で光輪が観測される時は、光輪がしばしば観察者自身の影を囲っている状態で発生します。光輪と影がセットになったものは「ブロッケン現象」と呼ばれます


光輪はこれまで地球と金星(※3)で観測されていますが、今回の研究が正しければ、WASP-76bは光輪の発生が確認された初の太陽系外惑星となります。光輪として観測される光は非常に狭い角度に集中するため、WASP-76bとCHEOPSが完璧な配置で並び、かつ光輪が発生する大気条件が揃わなければ観測できないため、これまで他の太陽系外惑星で観測されたことがなくても無理のないことです。

※2…一般的な虹は水滴の内部で屈折・反射した光が色(波長)ごとに分解されることで生じます。これに対し、光輪は虹が生じる時よりもずっと小さな水滴で発生し、より複雑な現象(水滴の近くを通過する光で生じるトンネル効果と干渉)によって発生すると考えられています


※3…金星の大気には水がほとんど含まれていないため、金星の光輪は地球とは別のメカニズムで生じているはずです。金星大気には硫酸が豊富に含まれていますが、純粋な硫酸では観測された現象を説明できないと考えられています。硫酸の滴の中心部に塩化鉄が含まれているか、あるいは滴の外側を単体の硫黄の殻が覆っていることで生じるとする説があるものの、詳細は判明していません

■光輪が発生するメカニズムは不明

地球では光輪の発生は珍しく、そのうえ短時間で終わってしまいます。CHEOPSによるWASP-76bの観測期間は短いため、高い頻度で光輪を観測するには、光輪が発生する大気条件が長期間維持されているか、あるいは高頻度で揃っている必要があります。しかし、WASP-76bで光輪が発生するメカニズムの詳細はほとんど判明していません。

地球の光輪は大気中の水滴によって発生します。鉄も蒸発するWASP-76bの大気中に水滴があるとは考えられませんが、前述のように金属鉄が雨として降っているとすれば、水滴ならぬ “鉄滴” が光輪の発生に関与している可能性があります。ただし、高温のWASP-76bではもっと複雑な大気化学現象が想定されるため、Demangeon氏らはそれほど単純ではないと考えています。高温で蒸発する物質(※4)がいくつか候補として挙げられてますが、今のところどれが正しいのかはわかりません。

また、CHEOPSの観測データの解釈について、光輪以外で説明できる可能性も残されています。WASP-76bで光輪が発生しているかどうかを確定するためには、より多くの観測結果が必要です。WASP-76bが真の意味で光輪の発生が確認された初の太陽系外惑星となるか、それとも否定されるのかがはっきりするまでには、もう少し時間がかかるでしょう。

※4…金属鉄の他に、二酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、チタン酸カルシウム(CaTiO3)、硫化鉄(FeS)が候補に挙げられています


Source
Monika Lendl & David Ehrenreich. “CHEOPS détecte un «arc-en-ciel» sur une exoplanète”.(Université de Genève)

2024年4月19日
sorae 宇宙へのポータルサイトより

Fabrizio Paterlini

Posted by moonrainbow on 23.2024 癒しの音楽   0 comments   0 trackback
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史上最大の正確な宇宙地図

Posted by moonrainbow on 23.2024 ニュース   0 comments   0 trackback
史上最大の正確な宇宙地図が完成。現代の宇宙論を覆す可能性を秘めている

宇宙地図

 研究者たちは史上最大の正確な宇宙地図を作成した。それによると、宇宙の膨張を加速させていたダークエネルギーが時間とともに変化している可能性があるそうだ

 現在の標準宇宙モデルでは、ダークエネルギーは場所や時間に関わらず、常に一定不変であるとされている。ゆえに新たな発見が本当ならば、これまでの宇宙論がくつがえることになる。

 ダークエネルギーの変化は、今の時点では最終的な結論ではなくあくまで予備的なものだ。

 だが、もし今後も同じような観測が続くのならば、天文学者はΛ-CDMモデルや、それ以外の宇宙モデルを再検討する必要があるかもしれない。では詳しく見ていこう


宇宙の膨張を加速させるダークエネルギー
 
この宇宙はビッグバンによって始まった。そして誕生以来、ずっと膨張し続けてきた。

 宇宙に存在する物質には引力があるので、それらが引き合うことで膨張はやがて勢いを失うはずだ。

 ところが、現実の観測からは、勢いを失うどころか、膨張は加速していることが明らかになっている。

 この宇宙の膨張を加速させる謎の力が「ダークエネルギー(暗黒エネルギー)」と呼ばれるものだ。

 エネルギーと言っても、その発見から20年が経った今も真の正体は不明のまま。それは力かもしれないし、空間そのものに内在する性質である可能性もある


 米国アリゾナ州キットピーク国立天文台にあるメイヨール望遠鏡には、このダークエネルギーの謎を解明するための装置「DESI」が装備されており、毎月100万個の銀河の位置をピンポイントで観測している。

 宇宙の”街灯”にも喩えられるこうした銀河を利用することで、過去110億年の間に加速した宇宙の膨張率を測定することができる。

 これがダークエネルギーの謎を解く手がかりになるはずだ


過去最大となる宇宙の三次元マップが完成
 
4月4日、DESI共同研究チームによって、DESIの観測から作られた過去最大となる宇宙の三次元マップが公開された

宇宙地図1
史上最大の宇宙の地図。地球はその中心にある。拡大すれば、宇宙の構造が手にとるようにわかるだろう/Image credit: Claire Lamman/DESI collaboration; custom colormap package by cmastro:

 この最新の地図は、糸の結び目のように集まった無数の銀河のほか、「バリオン音響振動BAO)」と呼ばれる初期宇宙のかすかなパターンをもしっかりととらえていた。

 この繊細な三次元の”しわ”は、宇宙最初の38万年の間に存在した物質を飛び越え、その当時の痕跡を現在にとどめている。

 これを利用することで、さまざまな銀河までの距離を推定し、各時点において宇宙がどれくらいの速さで膨張していたかのか知ることができる


DESI VR Flight Stereoscopic



ダークエネルギーは時間とともに進化する?
 
そこから明らかになったのが、ダークエネルギーが時間とともに進化しているらしきことだ。

 だが、まず述べておくべきは、これが最終的な結論ではないことだ。

 今回の結論は、DESIのデータだけでなく、ほかのデータも併せて分析して導かれた。どんなものであれ、単一のデータセットだけでは、ダークエネルギーが時間とともに変化していることはわからない


 ところが、さまざまなデータセットを組み合わせると、その痕跡がほんの少しだけ強く浮かび上がってくる。

 また、その痕跡は「Λ-CDMモデル」(現時点での標準的な宇宙モデル)が間違っていると言えるほど強力なものでもない。

 それでも最新の分析によるならば、これまで宇宙を強力に加速さてきたダークエネルギーが、多少なりとも弱まりつつあるようなのだ


Largest 3D map the Universe's Dark Energy May Be Evolving



現代の宇宙論を覆す可能性を秘めている
 
繰り返すが、この結論はあくまで予備的なものだ。

 だが、もしも同じことが今後も観測されるようならば、天文学者はΛ-CDMモデルに潜む不確かさを探らねばならなくなるだろう。

 さらに、いくつもあるΛ-CDMモデル以外の宇宙モデルを検証し、現実の観測結果に一番うまく一致するものを探る必要もあるかもしれない。

 「これが本当なら、宇宙論はくつがえります」と、ボストン大学の天文学者ディロン・ブラウト氏は第三者の立場からコメントしている。

 この発見は「この宇宙についてのもっとも適切な理解についてのパラダイム・シフト」になるかもしれないそうだ


2024年04月17日
カラパイアより
 

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