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天王星の新画像

Posted by moonrainbow on 26.2023 太陽系   0 comments   0 trackback
ウェッブ望遠鏡が捉えた天王星の新画像、輪や衛星くっきり

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ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた天王星の新たな画像。輝く輪や衛星が視認できる

米航空宇宙局(NASA)のジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が捉えた天王星の新たな画像が公開された。通常は見えにくい天王星の輪、衛星、気象、大気といった特徴がくっきり写っている

ウェッブ望遠鏡は遠方の天体を子細に捉えた驚異的な画像で知られるが、太陽系についても新たな知見を明らかにすることが可能だ。

人類が初めて天王星を鮮明に観測したのは1986年、ボイジャー2号によるフライバイ(接近通過)の時のこと。太陽系を可視光で捉えたボイジャー2号のカメラでは、天王星は鮮やかな青い世界のように見えた。

しかし、肉眼では見えない赤外線を扱うウェッブ望遠鏡は、他の望遠鏡の画像では欠けていることが多い側面もすべて捉えており、天王星のダイナミックな性質が明らかになった。

2022年に発表された報告書によると、天文学者は天王星に特化した探査ミッションの派遣を優先課題に位置付けている。

そのためには、ミッション立案者は探査機を派遣する前に天王星について可能な限り情報を得ておく必要がある。ウェッブ望遠鏡による詳細な画像もその一例だ。NASAによって18日に公開された画像には、4月に公開された以前の画像に比べさらに詳しい情報が含まれている。

今回の画像では、通常はうっすらとしか見えない天王星の輪が明るく輝いている。天王星に最も近い位置にある暗くぼんやりした輪は「ゼータリング」だ。このほか、天王星で確認されている27個の衛星のうち9個も青い点として視認でき、輪の内側に存在する小型衛星も写っている。

天王星の衛星はシェイクスピアなどの作品の登場人物から命名されており、その中にはロザリンドやパック、ベリンダ、デズデモーナ、クレシダ、ビアンカ、ポーシャ、ペルディータといった名前が含まれる


2023年12月21日
CNN.より

金星の赤道ジェットの生成・変動メカニズム

Posted by moonrainbow on 22.2023 太陽系   0 comments   0 trackback
金星の赤道ジェットの生成・変動メカニズムを解明

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高度48km低緯度における7日波の水平構造。矢印は風速の偏差。色はその高度における気圧の高低を示す(出典:Takagi et al., 2023)

探査機「あかつき」が発見した金星「赤道ジェット」の生成・変動メカニズムについて、数値シミュレーションによる研究成果が発表された。地球には存在しない様々なタイプの惑星規模波が金星に存在することを示唆する結果が得られている

金星には秒速約100mもの東西風「スーパーローテーション」が吹いている。自転周期が243日と非常に長く自転速度の遅い金星で、なぜこのような高速風が吹いているのかは、長きにわたり大きな謎だったが、日本の金星探査機「あかつき」の観測によってスーパーローテーションの維持メカニズムが解明された。

さらに「あかつき」は、金星大気の高度47~55kmにおいて、赤道付近で回転速度が最大となるような帯状東西風「赤道ジェット」を発見した。赤道ジェットには時間的に大きく変動している可能性も示されていて、その生成と変動のメカニズムの解明が課題として残されていた


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2016年7月の観測で得られた東西約3000kmの平均風速。赤道付近で速度が速くなっている(提供:PLANET-C Project Team)

京都産業大学の髙木征弘さんたちの研究チームは大気大循環モデルを用いた数値シミュレーションにより、赤道ジェットの生成メカニズムと準周期変動のメカニズムを調べた。その結果、赤道ジェットは5.8日周期で金星を一周する惑星規模の波(5.8日波)による赤道方向への角運動量輸送で生成されることが示された。

5.8日波は、東西風の緯度分布を原因とする不安定(ロスビー・ケルビン不安定)によって励起され、高度70km付近で観測されている5日周期の波に対応する大気中の波だ。この5.8日波によって作られた赤道ジェットは、7日周期をもつ惑星規模の波(7日波)が高緯度方向へと角運動量を輸送することによって破壊される。このように金星大気中で5.8日波による生成と7日波による破壊が交互に繰り返されることで、赤道ジェットの準周期的な変動が引き起こされるという。ただし、7日波は今回のシミュレーションで見出されたもので、赤道ジェットのもつ不安定によって作られるが、実際の観測ではまだ発見されていない。

今回の研究結果は、「あかつき」の観測で発見された赤道ジェットの生成・変動メカニズムをうまく説明するだけでなく、金星大気中に地球には存在しない様々なタイプの惑星規模波が存在していることを示唆するものだ。今後さらなる観測により、惑星規模波の存在やその構造が明らかになると期待される


2023年12月19日
AstroArtsより

準惑星エリス(Eris)

Posted by moonrainbow on 17.2023 太陽系   0 comments   0 trackback
準惑星エリスは予想よりも“柔らかい”? 氷の外殻に対流が生じている可能性

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2006年8月にハッブル宇宙望遠鏡の掃天観測用高性能カメラ(ACS)で撮影された準惑星エリスとその衛星ディスノミア

こちらは太陽系の準惑星エリス(Eris)とその衛星ディスノミア(Dysnomia)です。「ハッブル宇宙望遠鏡(Hubble Space Telescope:HST)」の「掃天観測用高性能カメラ(ACS)」を使って2006年8月30日に撮影されました。中央の明るい光点がエリスで、その左やや下にある小さな光点がディスノミアです

直径はエリスが冥王星とほぼ同じ約2326kmで、ディスノミアは約700km。太陽に最も近い時でも約38天文単位(※1)、最も遠い時は約94天文単位も離れる楕円軌道を公転しているため、ハッブル宇宙望遠鏡でもこのような光の点としてしか捉えることができない天体です。2005年1月に発見されたエリスは「惑星」の定義を見直す動きにつながり、2006年8月に開催された国際天文学連合(IAU)の総会で冥王星(当時は惑星に分類)やケレス(同・小惑星に分類)とともに準惑星に分類されました。

カリフォルニア大学サンタクルーズ校(UCSC)のFrancis Nimmoさんと、エリスの発見者の一人でもあるカリフォルニア工科大学(Caltech)のMichael Brownさんは、エリスの内部構造に関する新たな研究成果を発表しました。両名の研究成果をまとめた論文はScience Advancesに掲載されています


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準惑星エリスの想像図。2011年10月公開

地球の月と同じように、ディスノミアはエリスの潮汐力によって自転周期と公転周期が約15.8日で同期しているとされています(潮汐ロック)。一方、エリスもまたディスノミアの潮汐力によって自転周期が変化し、現在はディスノミアの公転と同じ周期で自転しているとみられています。言い換えれば、エリスとディスノミアは互いに同じ面を向け続けていることになります。このような自転と公転が二重に同期した関係は冥王星とその衛星カロンにもみられます。

NimmoさんとBrownさんはエリスとディスノミアの自転と公転にみられる特性を利用して、エリスの内部構造を探るモデルを数か月かけて構築。電波望遠鏡群「アルマ望遠鏡(ALMA)」の観測で新たに得られていたディスノミアの上限質量の値を反映させて分析を行った結果、両名はエリスの内部が氷の表層と岩石の中心核(コア)に分化していると結論付けました。

また、岩石に含まれる放射性元素の崩壊熱が外部へ放出されていく過程で、氷の外殻には対流が生じている可能性も高く、エリスは従来の予想よりも“柔らかい”かもしれないといいます。硬い物体のようには振る舞わないというエリスの様子を、Nimmoさんは「ソフトチーズかそれに似たもの」と例えています。

エリスの内部構造を探る取り組みは、地球外生命の探索でも大きな意味を持ちます。従来の研究ではハビタブルゾーン(※2)に存在する惑星が重視されていましたが、近年では太陽から遠く離れた惑星を公転する衛星(木星の衛星エウロパや土星の衛星エンケラドゥスなど)の内部にも潮汐力による加熱を熱源とする海が存在し、生命が誕生している可能性も指摘されています。冥王星やエリスのような氷天体の内部を知ることは、太陽系外縁部の生命居住可能性を理解する上で重要なのです。

NimmoさんとBrownさんは、今回の研究で使用されたモデルの検証や改良に役立つとして、より正確なディスノミアの質量の測定や、エリスによる恒星の掩蔽を観測することで得られるエリスの形状に関する追加のデータが得られることに期待を寄せています。


■脚注
※1…1天文単位(au)は約1億5000万km、太陽から地球までの平均距離に由来。
※2…恒星などの周囲に広がる、天体の表面で液体の水を安定して保持できる領域


Source
UCSC - Dwarf planet Eris is squishier than expected

2023年12月7日
sorae 宇宙へのポータルサイトより

水星に「生命が存在」?

Posted by moonrainbow on 01.2023 太陽系   0 comments   0 trackback
水星に「生命が存在」する氷河がある可能性、NASA支援の研究チームが報告

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Shutterstock.com

水星を研究している科学者たちは、この星の極域に氷河が存在する証拠を発見し、それらが生命を維持できるかもしれないと述べている

「今回の画期的な発見は、水星の環境パラメーターについての我々の理解を広げ、この星が生命を維持できるかもしれないことを示唆している」と、11月17日に科学ジャーナルPlanetary Science Journalに掲載された論文の主執筆者のアレクシス・ロドリゲス(Alexis Rodriguez)は述べている。

論文の著者らは、水ではなく塩でできた氷河が水星の極域の地下数マイルに存在し、そこに地球の極限環境に似た「居住可能なニッチな領域」が存在するかもしれないと考えている。この研究は、NASAのソーラー・システム・ワーキング(SSW)プログラムからの部分的な資金提供を受けている。

この論文は、水星よりも大きな木星の衛星ガニメデに有機物が存在する可能性があることを科学者たちが報告した数週間後に発表された。

もしこれが本当なら、水星での氷河の発見は、宇宙における生命の研究であるアストロバイオロジーに新たなフロンティアを開くことになる。この発見は、生命が太陽系全域の極限環境に存在する可能性を示唆するだけでなく、銀河系全域で発見されている水星に似た惑星が、生命を宿す可能性を示唆している。これまでの研究で水星は、生命が存在するためには太陽に近すぎる軌道を回っていると考えられてきた。

「我々の発見は、冥王星に窒素の氷河があることを示す他の最近の研究を補完するものだ」とロドリゲスは述べ、氷河が太陽系で最も高温な惑星と最も低温の惑星の両方に存在する可能性があると付け加えた。冥王星の氷河は凍った窒素で構成されている。

水星に存在すると考えられている氷河は、塩の流れに由来するもので、地下深くに存在していたが、隕石の衝突によって露出したと考えられている。地球では、特定の塩化物が最も過酷な条件下に居住可能なニッチ領域を生み出すことが知られている。

例えば、チリの高地のアタカマ砂漠では、塩分が多く乾燥した環境にもかかわらず、微生物が存在することが知られている。ロドリゲスは「このような考え方に基づいて我々は、水星には過酷な表面よりも住みやすい地下領域が存在する可能性があると考える」と語った


■寒すぎず暑すぎない領域

天文学者たちは、恒星の周りを回る新しい惑星を見つけた場合に、その惑星が恒星のハビタブルゾーンを回っているかどうか、つまり表面に液体の水が存在し、それが沸騰したり凍結していないかどうかを、生命の存在の可能性の基準にすることが多い。この寒すぎず暑すぎない領域は「ゴルディロックスゾーン」と呼ばれている。

今回発見された水星の氷河は、水星の表面下にそのような領域が存在する可能性を示唆している。「このケースで重要なのは、恒星からの適切な距離ではなく、惑星表面下の適切な深さにある」とロドリゲスは指摘した。

今回の発見はまた、従来の水星の地質学的な歴史の考え方に疑問を投げかけるものでもある。ある理論では、水星の氷河が、火山から放出された水の中で形成された可能性が示唆されている


2023年11月28日
Forbes JAPANより

太陽系が生まれた場所は今より1万光年も銀河の内側

Posted by moonrainbow on 25.2023 太陽系   1 comments   0 trackback
太陽系が生まれた場所は今より1万光年も銀河の内側

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天の川銀河の想像図。現在の太陽系は、銀河の中心から約2万6000光年の距離に位置している(提供:加藤恒彦、4D2U Project、NAOJ、ALMA (ESO/NAOJ/NARO))

天の川銀河内の元素組成を再現するようなモデル計算により、46億年前に太陽系が誕生した場所は現在よりも天の川銀河の中心に近く、1万光年ほど内側だった可能性が示された

太陽系の重元素の量は、太陽の周辺にある同じ年代の他の星々とは異なっている。天の川銀河の中心部と外側では元素の量に違いがあることと合わせると、太陽系はもともと46億年前に現在とは異なる環境の場所で生まれ、その後今の場所まで移動してきたのではないかと考えられている

星は質量の違いによって進化の速さが異なり、その進化過程で合成される元素の供給過程が大きく変わる。具体的には、酸素、マグネシウム、ケイ素の一部は太陽の10倍以上の質量をもつ星の内部で合成され、II型超新星爆発(重力崩壊型超新星爆発)によって宇宙空間にばらまかれる。また、炭素の大部分は、太陽よりもやや重い星が漸近巨星分枝星に進化した際に、恒星風によって周囲に供給される。さらに、ケイ素の一部や大部分の鉄の由来は、太陽程度の質量の星が進化してできた白色矮星に関連して生じるIa型超新星によるものだ。このように供給過程が異なるだけでなく、星の質量の大小によって星の寿命も異なり、大質量星では1000万年程度で一生を終えて元素供給が行われる一方で、小質量星では10億年程度かけて重元素を生成して宇宙に放出するという違いもある。

そこで、鹿児島大学 天の川銀河研究センターの馬場淳一さんたちの研究チームはこれら3タイプの元素供給プロセスを考慮したモデルを構築し、銀河の環境がどのように変化していくのか(「銀河の化学進化」と呼ぶ)、太陽系が銀河内のどこで生まれたのかを探る研究を行った。

モデル計算によると、銀河の内側ほど早い時期に星形成活動が活発になり、重元素量が早い段階で増えていく。重元素量の変化の様子を距離ごとに計算して、太陽系が誕生した46億年前に太陽系の重元素量に到達する距離を調べたところ、天の川銀河の中心から約1万6000光年(1万3000~2万光年)の間であることが示された。現在の太陽系の位置は銀河中心から約2万7000光年なので、太陽系は現在より約1万光年ほど銀河の内側で形成された可能性を示す結果だ


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銀河中心からの距離における重元素割合の時間変化
天の川銀河の化学進化の理論モデル(左)と、銀河中心からの様々な距離における重元素(鉄と水素の割合)の時間変化の様子(右)(提供:鹿児島大学リリース、以下同)

また、天の川銀河内の異なる位置と時刻における重元素組成の予測に基づいて、どのような惑星系が形成されるのかを調べたところ、銀河の内側ほど惑星の材料物質が豊富で、鉄コアの大きな岩石惑星が形成される可能性があること、外側では水の豊富な惑星系が誕生する可能性があることも示された

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惑星材料物質の空間分布の時間変化
天の川銀河の化学進化の理論モデルに基づく惑星材料物質の空間分布の時間変化。(左)銀河の内側ほど惑星材料物質の総量が多く、巨大ガス惑星をもつ惑星系が誕生しやすい可能性がある。(中)銀河の内側ほど鉄の相対含有量が高く、大きな鉄コアを持つ岩石惑星が誕生しやすい可能性がある。(右)外側ほど鉄に対する酸素の相対含有量が高く、水を豊富に含む惑星が形成されやすい可能性がある

今回の成果が示すように46億年前に太陽系が天の川銀河の内側で誕生したとして、その後どのような経路で、どのタイミングで現在の場所まで移動してきたのか、その大移動を促す原因は何だったのかという新たな疑問も生じる。研究チームは、太陽系の大移動には銀河の渦状腕構造や棒状構造の性質が密接に関わっていると考えているようだ

2023年11月21日
AstroArtsより
 

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