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「古代の北極星」の素性

Posted by moonrainbow on 20.2020 ニュース   0 comments   0 trackback
研究者も驚き。TESSが明らかにした「古代の北極星」の素性

「トゥバン(りゅう座アルファ星)」の想像図
食連星であることが判明した「トゥバン(りゅう座アルファ星)」の想像図(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA))

北の方角を示す目印として馴染み深い「北極星」。現在の北極星は「ポラリス」の名で知られる「こぐま座アルファ星」ですが、エジプトのピラミッドが建設されていた時代には「トゥバン」こと「りゅう座アルファ星」が北極星の役割を担っていました。今回、数千年に渡り観測されてきた星であるトゥバンの知られざる素性が、NASAの系外惑星探査衛星「TESS」による観測によって明らかになりました

■トゥバンは明るさが周期的に変化する「食連星」だった

床に対して傾きながらも安定して回り続けるコマを観察すると、軸の先端が円を描くように向きを変えている様子がみられます。これは「歳差運動」と呼ばれるもので、地球の自転軸もおよそ2万6000年周期で1周する歳差運動を起こしています。

歳差運動が存在するために、自転軸の延長線上にある北極星は、時代とともに変化しています。今からおよそ4700年前の北極星はポラリスではなく、地球から270光年ほど離れたところにあるトゥバン(りゅう座アルファ星)でした。トゥバンは連星であることがすでに知られていましたが、2018年に打ち上げられたTESSによる観測の結果、互いに周回し合う恒星どうしが重なり合って見えることで周期的に明るさが変化する「食連星(食変光星)」であることが初めて明らかになったのです。

トゥバンは太陽のおよそ4.3倍のサイズを持つ主星と、その半分のサイズを持つ伴星が、約51.4日ごとに互いを周回し合う連星です。TESSの観測データを分析したTimothy Bedding氏(シドニー大学)らの研究チームがまとめた論文によると、2つの恒星は地球から見たときに完全に重なり合うことはなく、明るさの変化は9%または2%(主星と伴星のどちらが手前に見えるかで異なる)に留まっています。以下の動画では、主星と伴星が周回し合う様子が映像で再現されています


TESS Shows Ancient North Star Has Eclipses



研究チームの一員であるDaniel Hey氏とともにトゥバンのさらなる研究に取り組んでいるAngela Kochoska氏(ビラノバ大学)は、「どうしてこれを見落としたのか」という疑問が真っ先に浮かんだと語ります。Kochoska氏は、トゥバンの食(天体どうしが重なり合って見える現象)による明るさの変化が開始から終了まで6時間程度しか続かないことから、これまで見逃されてきたのではないかとしています。

なお、2004年には「トゥバンの明るさがおよそ1時間ごとに変化している」とする研究結果をもとに、トゥバンの主星が短期間で脈動する未確認の「マイア型変光星(Maia variables)」ではないかとする説が登場していました。今回の研究もこの説を検証するために行われましたが、TESSの観測データからは8時間未満の周期を示す脈動の存在は確認されなかったということです


Image Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA)

2020-01-13
Soraeより

磁場凍結の破れが放つ高速電子ジェット

Posted by moonrainbow on 14.2020 ニュース   0 comments   0 trackback
磁場凍結の破れが放つ高速電子ジェット

かに星雲
かに星雲(提供:NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

プラズマ中の「磁場凍結の破れ」と呼ばれる現象によって天体から高速の電子ジェットやガンマ線などが発生することが、理論シミュレーション研究で明らかにされました

宇宙空間では、物質の多くが「プラズマ」と呼ばれる高いエネルギーを持つ荷電粒子の状態で存在しており、プラズマの中で電流が流れたり磁場が発生したりすることで様々な現象が引き起こされています。たとえば、プラズマ中で逆方向を向く磁場同士がぶつかって繋ぎ変わる「磁気リコネクション」現象では、繋ぎ変わる際に磁場のエネルギーの一部がプラズマのエネルギーに変換され、オーロラや太陽フレアなどにおいて重要な役割を担っています。

プラズマ中に磁場があると、電子やイオンといった荷電粒子は磁場にまとわり付いて一緒に動く(磁場の凍結)。しかし、極めて高温の状態で物質が光に近い速さで運動すると、相対論効果によって物質の質量が増加したかのような振る舞いを見せ、磁場の凍結が破れる領域が生じます。

チェコ・ELI-BeamlinesのYanjun Guさん、大阪大学レーザー科学研究所の余語覚文さんたちの研究グループは、この現象の3次元理論シミュレーションを行い、光の速さの99%におよぶ高速の電子ジェットが放たれることを明らかにしました。

高速の電子ジェットのエネルギーは、天体からのガンマ線放射という形で表れる。今回の研究成果を土台に、かに星雲に代表される超新星残骸からガンマ線が放たれる仕組みやガンマ線バーストなど、未知の宇宙現象の解明が進むと期待されます


2020年1月6日
AstroArtsより

スペースデブリ(宇宙ゴミ)を取り除くミッション

Posted by moonrainbow on 13.2020 ニュース   0 comments   0 trackback
世界初「軌道上からデブリを取り除くミッション」が2025年に実施予定

デブリをキャッチした「ClearSpace-1」の想像図
デブリをキャッチした「ClearSpace-1」の想像図(Credit: ClearSpace)

地球を周回する軌道には宇宙ステーションや人工衛星に限らず、大小さまざまなスペースデブリ(宇宙ゴミ)が無数に存在しています。人類の生活を脅かしかねないスペースデブリを取り除く世界初のミッションが、欧州宇宙機関(ESA)から発表されました

■デブリをつかまえて速度を落とし、大気圏に突入させ

1957年10月に旧ソ連が打ち上げたスプートニク1号以降、人類は数多くの人工衛星や宇宙船などを打ち上げ続けてきました。その結果、地球の周りには活動中の人工衛星だけでなく、寿命を迎えて使われなくなった衛星や、衛星などを打ち上げたロケットの一部、それに衛星やロケットの破片などが数多く周回するようになりました。

ESAから発表された「ClearSpace-1」は、スイスのスタートアップ企業「ClearSpace(クリアスペース)」による世界初のスペースデブリ除去ミッションです。このミッションではロボットアームを備えた衛星が過去の打ち上げで生じたデブリをキャッチし、そのまま大気圏に再突入することで軌道上からデブリを排除します。

2025年の実施が予定されているClearSpace-1では、2013年に打ち上げられた「ヴェガ」ロケットの一部である衛星を搭載するためのアダプター(Vespa:Vega Secondary Payload Adapter)をターゲットとしています。このアダプターは地球観測衛星「PROBA-V」をはじめ合計3基の衛星を分離した後も高度600km~800kmの軌道に留まるデブリとなっており、単純な形状や構造の強さなどを考慮した結果、最初のターゲットに選ばれました


■なぜスペースデブリを取り除かなければならないのか

ISSの「キューポラ」の窓にできた直径7mmほどの欠け
ISSの「キューポラ」の窓にできた直径7mmほどの欠け。塗料片もしくは数マイクロメートル程度の金属片によって生じたとみられる(Credit: ESA/NASA)

スペースデブリも人工衛星や宇宙ステーションなどと変わらぬ速度(秒速7~8km)で移動しており、ネジのように小さく軽い物体でも大きな運動エネルギーを持っています。2016年には、国際宇宙ステーション(ISS)に設置されている「キューポラ」の窓の表面が直径7mmほど欠けているのを宇宙飛行士が撮影していますが、これは小さな塗料の破片か、わずか数マイクロメートルほどの金属片が衝突したことで生じたとみられています。

ESAによると、直径が1cmを超えるようなスペースデブリは、宇宙ステーションや人工衛星などに深刻なダメージを与えるとされています。何らかの原因で生じたデブリによって破壊された人工衛星が無数のデブリとなり、さらに多くの衛星や宇宙船を次々に破壊していく連鎖反応の恐ろしさは、映画「ゼロ・グラビティ」やコミック/アニメーションの「プラネテス」といったエンターテイメント作品でも描かれてきました。

デブリがもたらす破壊の連鎖はISSで活躍する宇宙飛行士をはじめ、人工衛星に依存する現代社会全体をも脅かしかねない脅威であるため、デブリの抑止や除去に向けた取り組みが国内外で進められています。たとえばJAXA(宇宙航空研究開発機構)の宇宙ステーション補給機「こうのとり(HTV)」の打ち上げに使われている「H-IIB」ロケットでは、こうのとりを分離したあとの第2段がデブリ化するのを防ぐため、第2段を大気圏に再突入させる制御落下が実施されています。

ただ、すべてのロケットでこうした制御落下が実施されているわけではありませんし、軌道を離脱する能力を持たない衛星やアダプターなどを取り除くには、ClearSpace-1のように別の衛星を使って速度を落とすなどの作業が必要となります。

ClearSpace-1のミッションを実施するクリアスペースによると、現在地球の周囲には直径10cm以上の人工物が3万4000以上も周回しています。地球周辺の宇宙空間を安全に活用するための一歩として、ミッションの成功が期待されます


Image Credit: ESA

2019-12-24
Soraeより

オリオン座のベテルギウスに異変

Posted by moonrainbow on 28.2019 ニュース   0 comments   0 trackback
超新星爆発の前兆か?

オリオン座のベテルギウスに異変
オリオン座のベテルギウスが過去数カ月で急激に明るさを失っていることが観測された

オリオン座の星「ベテルギウス」の最期



冬の夜空に赤く輝くオリオン座のベテルギウスが、この数カ月間で急激にその明るさを失っているとする観測結果がこのほど発表されました。天文学者らは超新星爆発を起こす前触れの可能性があると指摘しています

ベテルギウスに関する論文を2019年12月8日に発表した米ビラノバ大学のエド・ガイナン教授は、CNNの取材に答え、ベテルギウスの明るさが10月以降著しく低下していると述べました。現在は通常時の2.5分の1程度の明るさで、夜空の星の中で23番目前後の順位に下がりました。一時期は9番目に明るい星でした。

ガイナン氏らのチームは、ベテルギウスを1980年から継続的に観測しています。過去50年間でこれほど急激に暗くなったことはないため、何か尋常でない事態が起きようとしている可能性があると考えられます。

ガイナン氏は超新星爆発に向かう段階にあることを示唆したが、そうした動きは星の深層部で起こります。極めて巨大なベテルギウスの場合、観測によってその過程を明らかにするのは不可能です。

ベテルギウスは地球からの距離が約700光年と、太陽系を含む銀河系の中でかなり近くにある恒星の1つ。誕生から900万年ほどが経過しているとされます。通常、このサイズの星が1000万年を超えて存在し続けることはなく、今後20万~30万年の間に超新星爆発を起こしてその一生を終えるとガイナン氏は見ています


これまでにもベテルギウスは一定の周期で明るさを変えていたが、今回は過去数年と比べ劇的なペースで輝きを失っています。数学モデルに従えば2020年1月半ばには暗くなる周期が終了するものの、ガイナン氏によると再び明るくなるかどうかは必ずしも断定できないという。

実際に超新星爆発が起きれば、昼でも肉眼で見えるくらいの明るさになるとガイナン氏は指摘。そのときは赤かったベテルギウスが青い光となって3~4カ月輝き続ける。完全に消えるまでには、およそ1年かかるとみられます。

爆発で地球の生命に直接危険が及ぶことはないが、放射された紫外線が大気中のオゾン層を破壊する可能性があります


2019年12月27日
CNN.より

小惑星探査機「オシリス・レックス」の着陸地点

Posted by moonrainbow on 19.2019 ニュース   0 comments   0 trackback
小惑星探査機「オシリス・レックス」の着陸地点が「ナイチンゲール」に決定

ナイチンゲール
オシリス・レックスのサンプル採取地点に選ばれた「ナイチンゲール」。中央は比較のために描かれたオシリス・レックスの機体のサイズ。太陽電池パネルを含めた機体の幅は6.2mで、日本の「はやぶさ2」(幅6m)とほぼ同じだ。画像クリックで表示拡大(提供:NASA/Goddard/University of Arizona、以下同)

NASAの小惑星探査機「オシリス・レックス」がサンプル採取を行う地点として、小惑星ベンヌの北半球にある候補地「ナイチンゲール」が選ばれました

「オシリス・レックス」の運用チームは、これまでにサンプル採取の候補地点を4か所選定し、8月に発表した(参考:オシリス・レックスの着陸候補地点を4か所選定)。運用チームがその後数か月にわたって4か所の候補地を低空から調査した結果、「ナイチンゲール」と命名された候補地がサンプル採取に最適だと結論づけられた。この地点はベンヌの北緯56度に位置する直径140mのクレーターの中にある

「4か所の候補地点すべてを徹底的に評価し、最終決定を行いました。粒の細かい物質が大量に存在すること、そして探査機が安全性を保ちながら表面物質を容易に採取できることという観点から、『ナイチンゲール』が条件を最も良く満たし、ミッションの成功確率が最も高いとされました」(米・アリゾナ大学 オシリス・レックス主任研究者 Dante Laurettaさん)。

ナイチンゲールのレゴリス(砂や石などの表面物質)は暗い色で、画像からはこのクレーターは比較的滑らかな地形であることがわかる。ここは北半球の高緯度にあるため、他の場所よりも温度が低く、表面物質がよく保存されている。クレーターも比較的若いと考えられていて、新鮮なレゴリスが露出している。この場所ならベンヌの始原的なサンプルを採れる可能性が高く、サンプルからベンヌの歴史に迫ることが可能だと考えられる。

ナイチンゲールはベンヌの中では最も条件が良いが、それでもこの地点でのサンプル採取にはいくつものハードルがある。もともとの計画では、サンプル採取を行う場所の広さは直径50mを想定していた。ナイチンゲールがあるクレーターはこれよりは大きいが、オシリス・レックスが十分安全に着地できる面積となるとずっと小さく、直径約16mの範囲しかない。つまり、オシリス・レックスはきわめて正確にベンヌ表面の着地地点を狙わなければならない。また、ナイチンゲールには、クレーターの東の縁に建物くらいのサイズの岩塊が存在する。これは、着陸後に上昇して戻る場面で障害となる可能性がある。

運用チームでは、「オスプレイ」と名付けられた地点をサンプル採取の予備地点として選んだ。ベンヌの重力は非常に弱いため、最初のサンプル採取の際に探査機のスラスター噴射によって着陸地点の表面が大きく乱され、2回目の採取が難しくなる可能性もある。もし「ナイチンゲール」で2回目のサンプル採取ができない場合には、「オスプレイ」で採取を試みる予定です


サンプル採取候補地点4か所の画像
候補地点
8月に発表されたオシリス・レックスのサンプル採取候補地点4か所の画像。エジプトに生息する鳥の名前から、「ナイチンゲール(サヨナキドリ)」「キングフィッシャー(カワセミ)」「オスプレイ(ミサゴ)」「サンドパイパー(シギ)」と命名されている。今回「ナイチンゲール」がサンプル採取地点、「オスプレイ」が予備の地点に選定された

4か所のサンプル採取候補地点の位置
候補地点の地図
ベンヌ表面での4か所のサンプル採取候補地点の位置。「ナイチンゲール」は北緯56度に位置する。画像クリックで表示拡大

「ベンヌはとてつもなく荒れた地形でオシリス・レックスに戦いを挑んできました。運用チームでは、より正確な、しかしより複雑な光学航法の技術を使い、狭い場所への着陸を可能にすることで、この困難に対応しました。オシリス・レックスには、採取地点の内部や近くに障害物があって接触しそうな場合には、それを認識して自律的に着陸中止する能力もあります」(オシリス・レックス プロジェクトマネージャー Rich Burnsさん)。

運用チームでは、着陸地点ナイチンゲールと予備地点オスプレイのさらなる「偵察」を来年1月から春まで行う予定だ。この運用が終わると、オシリス・レックスは8月に予定されている第1回サンプル採取のためのリハーサルに入る。2021年にはベンヌを出発し、2023年9月に地球に帰還する予定となっている


2019年12月16日
Soraeより
 

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