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「PDS 70」

Posted by moonrainbow on 02.2021 未分類   0 comments   0 trackback
370光年先の若い惑星を囲む「周惑星円盤」を明確に検出、アルマ望遠鏡による観測成果

観測された「PDS 70」
【▲ アルマ望遠鏡によって観測された「PDS 70」(Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.)】

こちらは「ケンタウルス座」の方向およそ370光年先にある若い星「PDS 70」を電波(サブミリ波)で捉えた画像です。人の目には見えない波長で観測されたため、色は擬似的に着色したものとなります。観測にはチリの電波望遠鏡群「アルマ望遠鏡(ALMA)」が使用されました

PDS 70は誕生してからおよそ540万年しか経っていないと推定されていて、惑星形成の様子を観測できるとして研究者から注目されています。ひときわ目立つ大きなリング状の構造は「原始惑星系円盤」と呼ばれるガスや塵でできた構造で、このなかでは小さな塵が合体して微惑星となり、微惑星どうしが衝突を繰り返すことで原始惑星が形成されると考えられています。

ヨーロッパ南天天文台(ESO)のパラナル天文台にある「超大型望遠鏡(VLT)」の観測により、PDS 70の周囲では誕生したばかりの太陽系外惑星がこれまでに2つ見つかっています。リングに囲まれた空間の右側、時計で言えば3時の方向に写っている小さな点はそのうちの1つ「PDS 70c」で、木星数個分の質量を持つとみられています。

グルノーブル大学/チリ大学のMyriam Benisty氏らの研究グループは、アルマ望遠鏡を用いた観測の結果、PDS 70cを取り囲む「周惑星円盤」を明確に検出することに初めて成功したとする研究成果を発表しました。周惑星円盤とは原始惑星を取り囲むガスや塵でできた円盤のことで、原始惑星の成長に関わったり、その内部で衛星が形成されたりすると考えられています


ちPDS 70c周辺を拡大
【▲ アルマ望遠鏡が撮影した画像のうちPDS 70c周辺を拡大したもの(Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.)】

こちらは冒頭の画像の一部、PDS 70cとその周囲を取り囲む周惑星円盤を拡大したものです。画像右側には原始惑星系円盤の一部が写っています。研究グループによると、PDS 70cの周惑星円盤は直径が約1.2天文単位(※)で、地球の月を3つ形成できるほどの質量があると見積もられています。

※…1天文単位=約1億5000万km、地球から太陽までの平均距離に由来

PDS 70cの周惑星円盤はアルマ望遠鏡を使った過去の観測でも検出されていたものの、周囲から独立しているかどうかがはっきりしていなかったといいます。Benisty氏は「私たちは円盤が惑星と結び付いていることを明確に識別し、初めて円盤のサイズを制約することができました」と語っています


Artist’s animation of the PDS70 system


▲PDS 70星系の想像図(PDS 70cから全体像へとズームアウトした様子)▲
(Credit: ESO/L. Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.)

いっぽう、今回の観測では、PDS 70を周回するもう一つの系外惑星「PDS 70b」が周惑星円盤を持つ明確な証拠は示されなかったといい、発表ではPDS 70cが物質を集めた可能性に言及しています。

今回の成果によって、若い星の周囲における惑星や衛星の形成に関する理解が進むことが期待されています。研究に参加したカーネギー研究所のJaehan Bae氏は今回の観測について「これまで検証できなかった惑星形成の理論を証明するためにも重要です」とコメント。同じく研究に参加したマックス・プランク天文学研究所(MPIA)のMiriam Keppler氏は「今までに発見された4000個以上の系外惑星のうち、形成途上の惑星はこれまでのところPDS 70bとPDS 70cの2つだけであり、惑星と衛星の形成プロセスを観測・研究するめったにない機会をもたらしてくれます」とコメントしています


Image Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

2021-07-24
Soraeより

古代の天体衝突は予想よりも多く起きていた?

Posted by moonrainbow on 19.2021 未分類   0 comments   0 trackback
地球の大気に大きな影響を及ぼした可能性

冥王代(約45~40億年前)の地表を描いた想像図
【▲ 冥王代(約45~40億年前)の地表を描いた想像図(Credit: SwRI/Simone Marchi, Dan Durda)】

米国サウスウエスト研究所のSimone Marchi氏は、古代の地球における天体衝突の頻度を再評価したところ、時期によっては従来の見積もりと比べて最大10倍の天体衝突が起きていた可能性を示す研究成果を第31回ゴールドシュミット国際会議において発表しました。Marchi氏らは、激しい天体衝突が地球の表面や大気に重大な影響を及ぼしたかもしれないと考えています

■古代の一時期には直径10kmクラスの小惑星が平均1500万年ごとに1回衝突していた可能性

地球では風化作用やプレートテクトニクスによって表面からクレーターが失われやすく、特に古い時代の天体衝突については得られる情報が限られています。年代が確認された最古のクレーターは、今から約22億2900万年前に形成されたとみられるオーストラリアの「ヤラババ・クレーター」とされています。

古代の天体衝突を調べるために、Marchi氏らはスフェルールと呼ばれる球状の粒子を利用しました。スフェルールとは、天体衝突時に溶融・蒸発して放出された岩石が、放出後に冷えて球形に集まることでできたガラス状の粒子です。地層に含まれているスフェルールを調べることで、地表からクレーターが消えた後も天体衝突が起きた時代や規模を推定することができます。

Marchi氏らが新たに作成した天体衝突の頻度を示すモデル(衝突フラックスのモデル)と古代に堆積したスフェルールの統計情報を比較したところ、初期の地球における天体衝突の数は大幅に低く見積もられてきたことが明らかになったといいます。Marchi氏によると、特に今から約35億~25億年前には従来の見積もりに対して最大10倍の頻度で天体衝突が起きており、この期間の初期には「チクシュルーブ・クレーター」(※)を形成したのと同規模の天体が平均して1500万年ごとに1回衝突していたことが考えられるようです。

※…今から約6600万年前の中生代白亜紀末期、現在のユカタン半島に形成された直径約150kmのクレーター。衝突した天体の直径は十数kmと推定されており、恐竜絶滅の原因になったのではないかと考えられている

■激しい天体衝突が生命の進化にも影響を及ぼしたか

Marchi氏らはこれらの天体衝突が地球環境に及ぼした影響に注目していて、その一例として大気中の酸素に対する影響があげられています。地球の大気中には豊富な酸素が存在していますが、当初からこれほど高濃度の酸素が存在していたわけではなく、約25億~20億年前に急増するまで酸素はほとんど存在していなかったと考えられています。酸素を生み出すシアノバクテリアによって引き起こされたとみられるこの出来事は「大酸化イベント」と呼ばれています。

ケープタウン大学のRosalie Tostevin氏(今回の研究には不参加)によると、大酸化イベントより前の時代にもかすかな酸素の痕跡が見出されており、その有意性を巡って議論を呼んでいるといいます。大気中の酸素のバランスを左右する要因としては地球の内部や生命の進化が注目されがちであるものの、地球の外から飛来した天体の衝突はこれらに代わる要因として興味深いとTostevin氏は語っています。

Marchi氏は初期の地球における天体衝突について、その数や規模についての詳細が明らかではないためにしばしば無視されると指摘した上で、激しい天体衝突が地球の表面と大気の進化を根本的に変化させた可能性があると言及。地球や生命にとっての酸素の重要性を考慮すれば天体衝突との関連性には調べる価値があり、研究の次のステップだとコメントしています


Image Credit: SwRI/Simone Marchi, Dan Durda

2021-07-12
Soraeより

太陽風だけで水を生成

Posted by moonrainbow on 11.2021 未分類   0 comments   0 trackback
太陽風だけで水を生成できることを実

ベピ・コロンボ「みお」
水星表層付近のプラズマ環境を観測するベピ・コロンボ「みお」。地球の表面は大気と磁場により太陽風から護られている。大気も磁場もない月では、太陽風が月面に直接降り込むことになる。大気が無く磁場が十分に強くない水星においても、この記事で解説されている天体表面物質と太陽風イオンとの相互作用は、主要な研究テーマとなる。 Credit: JAXA

月や小惑星の表面に太陽風が当たるだけで水分子が生成されうることが、実験によって示された。月の表層に含まれる水を推計する上で重要な結果だ

天体の表面を太陽が照らせば暖かくなり、そこに水があれば蒸発してしまうはずだ。大気のない天体では、蒸発した水はそのまま宇宙空間に逃げてしまう。だが、もっと微量なレベルに注目すると、大気のない環境では太陽からの照射が水を生むこともあるらしい。ここでいう太陽からの照射というのは、光ではなく太陽風だ

太陽風が水(H2O)の生成に関わるのは、太陽風に含まれる水素イオン(H+)が鉱物に含まれる酸素イオン(O2-)と結びつくことによる。従来の研究では、太陽風の照射で直接作られるのは水酸基(-OH)であり、そこから水分子が形成されるには微小隕石の衝突が必要だとされていたが、JAXA宇宙科学研究所の仲内悠祐さんたちの研究によれば、水酸基から水を作り出すのも太陽風だけで実現できるという。

仲内さんたちは、炭素質隕石に含まれるケイ酸塩鉱物の一種、蛇紋石(serpentine)と石鹸石(saponite)の粉末サンプルに水素イオンビームを照射する実験を行い、照射前後の成分を比較した。その結果、鉱物中のSi-O(ケイ素-酸素)結合が破壊されて、新たにSi-OHやH2Oが生成されたことが確認された。水素イオンの照射で水酸基のみならず水も生成されることを、世界で初めて示したものだ


ケイ酸塩鉱物の結晶構造の変化
含水珪酸塩鉱物の結晶構造図
水素イオンの照射によるケイ酸塩鉱物の結晶構造の変化。ケイ素と酸素が交互に手をつなぐ結合が水素イオンに破壊され(b)、片手だけ切り離された酸素に水素が結びついて水酸基になったり(c)、もう片側の結合も水素イオンに切り離されて水を生成したり(d)する(提供:JAXA)

この実験を元に計算すると、太陽から地球や月に届く水素イオンにより、わずか100~1000年という短い時間で、それ以上水酸基や水を生成できないところまで反応を進めることができるという。微小隕石の衝突が水の生成に必要だとする従来の理論では100万~1000万年という長いスケールを要するが、これを1万分の1にまで短縮するということになる。

月も大気を持たない天体であり、形成初期に全ての水が蒸発してしまったと考えられる。現在の月では、小天体の衝突で運ばれた氷が永久に太陽光が当たらないクレーターの内部で保存されるという特殊な状況でのみ水が貯蔵されていると考えられてきたが、最近になって表層の広い範囲に水分子が存在する可能性が指摘され(参照:「日の当たる月面にも水分子が存在」)、そこに太陽風が関わっているのではないかと議論されている


クラビウスクレーター
クラビウスクレーター
月の南半球に位置するクラビウスクレーター(撮影:garakabaoさん)。クレーター内の砂から水分子が検出されている。画像クリックで天体写真ギャラリーのページへ

今回の研究結果は、月の表層にどれだけの水資源が存在するかを見積もる上でも重要なものと言えそうだ

2021年3月5日
AstroArtsより

地上へ落下することもなく再び宇宙へと戻る「アースグレイジング火球」

Posted by moonrainbow on 03.2020 未分類   0 comments   0 trackback
宇宙へ戻っていく流れ星を観測。この正体は?

アースグレイジング火球とその軌跡
9月22日に撮影されたアースグレイジング火球とその軌跡(Credit: Global Meteor Network; D. Vida, P. Roggemans, J. Dörr, M. Breukers, E. Harkink, K. Jobse, K. Habraken)

「流星(流れ星)」は、地球の大気に突入した微小な天体(塵~小石程度の大きさ)が気化して光を放つ現象です。特に明るいものは「火球」とも呼ばれています。多くは大気中で消滅しますが、なかには消滅せずに隕石として地上へ到達するものがあり、国内でも2020年7月に千葉県習志野市などに落下した隕石が見つかっています

ただ、ドイツ北部やオランダで現地時間2020年9月22日の未明に観測された流星は、大気圏で消滅することも地上へ落下することもなく、再び宇宙へと戻っていきました。現地の流星観測ネットワーク「Global Meteor Network」によって撮影された流星の動画をESA(欧州宇宙機関)が紹介しています。

このような流星は「アースグレイジング火球」(英:Earth-grazing fireball、Earthgrazer)と呼ばれていて、これまでにも度々観測・撮影されてきました。ESAによると、今回観測されたアースグレイジング火球の最低高度は約91kmとされています


Earthgrazer Seen In The Southern Sky


▲2014年5月にアメリカで撮影されたアースグレイジング火球の動画▲

Global Meteor Networkに携わるウェスタンオンタリオ大学のDenis Vida氏によると、大気圏突入時の速度は秒速34.1kmに達していたといいます。国際宇宙ステーション(ISS)の飛行速度は秒速約7.7kmなので、その4倍以上の速さです。ESAによると、数多くの流星に対してアースグレイジング火球が占める割合は少ないものの、年に数回程度は発生しているとのことです。
も隕石の破片が見つかる


Image Credit: Global Meteor Network; D. Vida, P. Roggemans, J. Dörr, M. Breukers, E. Harkink, K. Jobse, K. Habraken

2020-09-25
Soraeより

Connie Evingson

Posted by moonrainbow on 25.2020 未分類   0 comments   0 trackback
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