木星の渦巻く雲

Posted by moonrainbow on 11.2018 太陽系   0 comments   0 trackback
木星北半球の混沌とした渦巻く雲のコントラスト

木星北半球

荒れ狂う木星の渦巻きを捉えたのは、NASAの木星探査機ジュノー
 
この写真はジュノーの13回目のクローズ・フライバイの際に北緯56度、9,600マイル上空から木星の北半球を撮影したものをGeraldEichstädt氏とSean Doran氏がいくつかのイメージを加工修正して作成したものです。
 
濃い絵の具を混ぜ合わせたかの様な渦巻きのコントラストが鮮明に写っています。深い場所に暗い雲があり、高い場所にある明るい雲はアンモニア、あるいはアンモニアと水、そして未知の物質が混合していると考えられます。
 
また、画像中央下部には白く濁った楕円形の渦状の雲が観測できますが、内部に大きな動きはなく、また大赤斑のように中心に向かって減速していると考えられます。
 
白く濁った楕円形の渦状の雲

Image Credit:NASA

2018/07/03
Soraeより

太陽風で太陽圏が膨らんだり変形したりする

Posted by moonrainbow on 23.2018 太陽系   0 comments   0 trackback
太陽風が吹くと太陽圏が膨らむ

太陽圏の構造を示したイラスト
太陽圏の構造を示したイラスト。惑星軌道のはるか外側にある1つ目の円が「末端衝撃波面」(Termination Shock)、そこを越えた領域が「ヘリオシース」、その先が太陽圏の端である「ヘリオポーズ」(Heliopause)(提供:NASA/IBEX/Adler Planetarium)

2014年に圧力が5割増加した太陽風が太陽圏に与えた影響が最新の研究によって調べられ、太陽圏が膨らんだり変形したりする様子が明らかになりました

太陽から超音速で噴き出す太陽風は、惑星の軌道をはるかに超えた外側にまで達しています。広がっていく太陽風は、太陽から約150億km離れた「末端衝撃波面」と呼ばれる位置で減速し始め、「ヘリオシース」と呼ばれる領域の中をさらに進んでいきます。最終的に太陽風の速度がゼロになる位置が「ヘリオポーズ」で、これより内側、つまり太陽風が届く範囲のことを「太陽圏(ヘリオスフィア)」と呼びます

2014年後半、太陽風の圧力が約5割も増加していることがNASAの探査機による観測で明らかになり、その状態は数年続きました。2年後の2016年後半、NASAの星間境界観測衛星「IBEX」が、通常とは異なる強い信号をとらえました

米・プリンストン大学のDavid McComasさんたちの研究チームは、増加した太陽風の圧力の影響を受けた太陽圏全体の様子を数値シミュレーションによって再現し、強い信号の原因が太陽風の圧力増加によるものらしいことを明らかにしました

McComasさんたちのシミュレーションでは、太陽風が末端衝撃波面にぶつかって圧力波を形成しヘリオシース内を進んでいく様子や、ヘリオポーズで圧力波の一部が跳ね返って再びヘリオシースや末端衝撃波面を通り地球付近まで戻ってくる様子が再現されました。ヘリオシースでは荷電粒子である太陽風が恒星間空間の物質と相互作用することで中性原子が作られます。この高エネルギーの中性原子が戻ってきたものが、2016年にIBEXで観測されたのです

IBEX: Exploring The Edge Of Our Solar System


太陽風の荷電粒子がどのようにしてIBEXが検出した高エネルギー中性原子となるのかを示した動画(提供:NASA's Goddard Space Flight Center)

さらに、シミュレーションの結果によれば、末端衝撃波面は約10億km拡大したはずであり、ヘリオポーズも約3億km拡大するはずであることもわかりました

一方、プリンストン大学のEric Zirnsteinさんたちの研究チームは、McComasさんたちのシミュレーションをさらに進めて、未来の太陽圏の予測を行いました。それによると、IBEXによって観測される高エネルギー中性原子の広がりは2016年は円形d分えしたが、跳ね返って戻ってくるまでの時間の差や跳ね返る場所に応じて形が変わっていき、だんだんと非対称に崩れた環状になっていくと考えられると言います。これをもとに、高エネルギー中性原子が広がる速度や環の形から、末端衝撃波面までの距離や太陽圏の形などを知ることができます

時間の経過につれて環状に広がっていく高エネルギー中性原子の量
リング状となって広がる高エネルギー中性原子の変化
時間の経過につれて環状に広がっていく高エネルギー中性原子の量(提供:Eric Zirnstein)

「太陽の変化と高エネルギー中性原子の観測の組み合わせは、危険な宇宙の放射線環境の長期的変化を理解するのに役立ちます。太陽風の強弱で太陽圏が広がったり縮んだりすることは、太陽圏へ入ってくる宇宙線の量の変化に直接影響します。これは、宇宙空間に長期滞在する宇宙飛行士への潜在的な危険性にもつながります」(McComasさん)

2018年6月14日
AstroArtsより

太陽系外縁天体(Trans-Neptunian object; TNO)

Posted by moonrainbow on 22.2018 太陽系   0 comments   0 trackback
セドナの軌道は「第9惑星」がなくても説明できる

セドナの想像図
セドナの想像図(提供:NASA/JPL-Caltech)

セドナのように海王星のはるか外側を公転する「分離型TNO」の起源について、数値シミュレーションを用いて新たな仮説が提唱されました

太陽系最遠の惑星である海王星(太陽からの距離が約30天文単位、1天文単位は約1.5億km)のさらに外には、「太陽系外縁天体(Trans-Neptunian object; TNO)」と呼ばれる小天体がたくさん存在しています。TNOは太陽からの距離や軌道の傾きによっていくつかのグループに分かれます

大半のTNOは「エッジワース・カイパーベルト天体」と呼ばれ、太陽から30~55天文単位の範囲に分布しています。準惑星の冥王星やマケマケ、ハウメアなどがこのグループに属するTNOです。また、近日点が海王星に近く遠日点が50~100天文単位を超えるような、「散乱円盤天体(scattered disk object / scattered TNO)」と呼ばれるグループもあります。このタイプのTNOはかつて海王星などの巨大惑星の重力で軌道を大きく変えられた天体だと考えられています。冥王星に次いで2番目に大きなTNOである準惑星エリスはこのグループに入ります

さらに、近日点が40天文単位を超え、遠日点が数百天文単位に達するような非常に大きな軌道を持つ、「分離型TNO(detached object / detached TNO)」と呼ばれるグループもあります。2003年に発見されたセドナはこのグループに属するTNOです。分離型TNOは近日点が海王星よりかなり外にあって太陽系の他の天体から「孤立」しており、木星や海王星には決して近づくことがないのです。そのため、分離型TNOがどのようにして自力で現在の軌道にたどり着いたのかは、未解明の謎となっています

分離型TNOの起源については、まだ見つかっていない「第9惑星」が海王星の外側に潜んでいて、これによって太陽から遠く離れた領域へ小天体がはね飛ばされて分離型TNOになった、という説も提唱されています。第9惑星は、もし存在するとすれば大きさは地球の約10倍と考えられていて、2年ほど捜索が続けられていますが、今のところ見つかっていません

米・コロラド大学ボルダー校のAnn-Marie Madiganさんたちの研究チームは、分離型TNOの現在の軌道は、第9惑星の散乱によるものではなく、太陽系の外縁部にある天体同士の相互作用で説明できるという研究成果を発表しました

「海王星の外側の領域には数多くの天体が存在しています。それらが集団として及ぼす重力が何を引き起こすのかを考えれば、多くの疑問を解くことができます」(Madiganさん)

Madiganさんと同校のJacob Fleisigさんはもともと分離型TNOの起源を探っていたわけではなく、TNOの運動を調べるコンピューターシミュレーションを開発していました。その開発を行う中でFleisigさんは、TNOの軌道が時計の針のような運動をすることを見つけました。小惑星ぐらいの質量の天体は、軌道の向きが分針のように比較的速いペースで動いていき、しかも複数の天体の軌道がペースを合わせて動いていきます。一方、セドナのような大きな天体では、時針のようにゆっくりと軌道の向きが動きます。そしてついには、小さな天体と大きな天体の軌道の向きが重なるときがやって来ます

「太陽に対して一方の側に、小天体の軌道がたくさん集まります。これらの軌道が大きな天体とぶつかって起こる相互作用によって、大きな天体の楕円軌道がより円に近い形に変化します」(Fleisigさん)

このようにして、小規模の重力相互作用のみによって、セドナのような大きな天体の軌道がきわめて遠い場所を公転する孤立した軌道に変わるのです。彼らの発見は、大きな分離型TNOほど太陽から遠い軌道を持つという最近の観測結果とも一致しています

セドナの軌道は、太陽系外縁部がどれほど興味深いかを物語る一例だとMadiganさんは語っている。「教科書に描かれている太陽系外縁部の描像は修正する必要があるかもしれません。そこには、私たちがかつて考えていた以上のことがまだまだたくさんあります。本当に面白い場所です」(Madiganさん)

2018年6月11日
AstroArtsより

冥王星の形成は?

Posted by moonrainbow on 21.2018 太陽系   0 comments   0 trackback
冥王星は10億個もの彗星衝突でできたのかもしれない

ニューホライズンズが撮影した巨大な氷床「スプートニク平原」
ニューホライズンズが撮影した巨大な氷床「スプートニク平原」。冥王星表面にあるハート模様の左半分を占める(提供:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute、以下同)

探査機「ニューホライズンズ」による冥王星の観測データと「ロゼッタ」で得られた彗星の化学組成のデータから、冥王星はたくさんの彗星が集積して形成されたという新しいモデルが提唱されました

米・サウスウエスト研究所のChristopher GleinさんとJ. Hunter Waite Jr.さんは、NASAの探査機「ニューホライズンズ」による冥王星の観測データとヨーロッパ宇宙機関の探査機「ロゼッタ」による「チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星(67P)」の観測データを組み合わせて、冥王星がどのように形成されたのかを説明する新しい理論を構築しました。彼らはこの新しい冥王星形成モデルを「巨大彗星・宇宙化学モデル」と呼んでいます

Gleinさんたちの研究の中心にあるのは、冥王星の「スプートニク平原」にある窒素の豊富な氷です。スプートニク平原は大きな氷床で、「トンボー領域」という明るいハート型地形の左半分を形作っています

「チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に似た化学組成を持つ、彗星や別種のカイパーベルト天体がおよそ10億個ほど集積して、冥王星が作られたと仮定しました。すると、冥王星に存在するであろう窒素の量は、実際にニューホライズンズで観測されたスプートニク平原の窒素の量とほぼ同じになる、という興味深い結果が得られました」(Gleinさん)

Gleinさんたちは、彗星が集まって冥王星ができたというモデルに加えて、太陽に近い化学組成を持つ低温の氷が集積してできたというモデルについても同様に調べました

今回のモデルを作る上で、Gleinさんたちは現在の冥王星の大気や氷床に存在する窒素の量を把握するだけではなく、冥王星ができてから現在までの数十億年にわたって、どれくらいの窒素が大気から宇宙空間に逃げたのかについても見積もりました。さらに、より完全なモデルにするため、窒素に対する一酸化炭素の比率についてもモデルと観測値とを合わせる必要がありました。このモデルによる予測では、現在の冥王星に存在する一酸化炭素の量が実際よりも多くなるが、これについては、一酸化炭素は表面の氷の中に埋もれているか、あるいは液体の水の作用で分解されたことが示唆されます

「今回の研究から、冥王星のもともとの化学組成は冥王星を形作った彗星の組成を引き継いでいたものの、のちに液体の水によって化学的に変えられたことが示唆されます。もしかすると、冥王星の地下海の水によって変化したという可能性もありえます」(Gleinさん)

しかし、太陽に近い組成の材料から冥王星が作られたというモデルでも、いくつかの条件を満たすことはできます。今回の結果からは興味深い可能性がいくつか示されている一方で、多くの疑問も未解決のまま残されています

「今回の研究は、ニューホライズンズやロゼッタミッションの素晴らしい成功を基礎として、冥王星の起源や進化に関する理解をさらに広げるものとなりました。化学を『捜査』の道具として使うと、今日の冥王星に見られる特徴が、遠い昔から現在までの冥王星の形成過程に由来していることを突き止めることができます。私たちは冥王星の歴史の豊饒さに、ようやく気づいたところです」(Gleinさん)

冥王星の表面の組成
ニューホライズンズの可視光・赤外線撮像分光装置「Ralph」がとらえた冥王星の表面の組成。左上から時計周りに、メタン(CH4)、窒素(N2)、一酸化炭素(CO)、水(H2O)が豊富な領域を表す。スプートニク平原に窒素が多いことがわかる。

2018年5月31日
AstroArtsより

はやぶさ2が撮影

Posted by moonrainbow on 19.2018 太陽系   0 comments   0 trackback
小惑星「リュウグウ」は角ばった形? 

小惑星「リュウグウ」

JAXAの小惑星探査機「はやぶさ2」は2018年6月14日〜15日、目標とする小惑星「リュウグウ」の画像を新たに撮影しました。画像からは、その角ばった形状やクレーターのような窪みが確認できます
 
はやぶさ2は搭載したONC-T(望遠の光学航法カメラ)により、52枚のリュウグウの画像を撮影。はやぶさ2のプロジェクトページ(外部ページ)では、それらの画像をつなぎあわせたアニメーションが確認できます。撮影時のはやぶさ2とリュウグウの距離は700〜650kmほどでした
 
はやぶさ2は現在、光学電波複合航法で軌道を制御しつつ化学エンジンにて飛行中。6月27日前後にリュウグウに到達しサンプル採掘を行い、2020年末に地球に帰還する予定です
 
Image Credit: JAXA

2018/06/18
Soraeより
 

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