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太陽系の外側は予想よりも “埃っぽい”

Posted by moonrainbow on 01.2024 太陽系   0 comments   0 trackback
太陽系の外側は予想よりも “埃っぽい” ことが判明 塵の量の実測結果

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天体同士の衝突で塵が発生している様子。実際の太陽系外縁部はこれほど “埃だらけ” ではありませんが、それでも測定可能な量の塵が存在します

太陽系の外側には冥王星などの氷天体が無数にあり、「エッジワース・カイパーベルト」という密集した状態を作っています。エッジワース・カイパーベルトがどこまで広がっているのかはよくわかっていませんが、これまでの予測では太陽から約75億kmを超えた距離で天体の密度が低くなり始めると予測されていました。その場合、空間内にある塵の量も少なくなるはずです

しかし、コロラド大学ボルダー校のAlex Doner氏などの研究チームが、NASA(アメリカ航空宇宙局)の冥王星探査機「ニュー・ホライズンズ」の観測データを分析したところ、塵が減少すると予測された距離を超えてもほとんど低下していないことを突き止めました。この結果は、エッジワース・カイパーベルトが予想よりも遠くまで広がっているか、または外側にもう1つのエッジワース・カイパーベルトがある可能性を示しています

■太陽系の外側にはどれくらいの天体があるのか

海王星の外側には冥王星などの氷天体が無数にあることが分かっています。火星と木星の間にある小惑星帯のように天体が密集していることと、このような天体があることを予測したケネス・エッジワースとジェラルド・カイパーに因み、これらの天体が分布する領域は「エッジワース・カイパーベルト」、天体そのものは「エッジワース・カイパーベルト天体」と呼ばれています(※)。

※…ただし、エッジワースとカイパーが予測した天体の存在や分布は、現在知られている物とは大きく異なっており、この名称には異論もあります。最近では、正確にはイコール関係ではないものの、ほぼ同義語かつ中立的な語として「太陽系外縁天体」という呼称が使われる傾向にあります。今回の記事では、天体が複数集合して構造を作っていることが分かりやすい表現であることと、原著論文でこの語が使用されていることに基づき、エッジワース・カイパーベルトと呼称します。

太陽から遠く離れた場所にあるエッジワース・カイパーベルトを観測することは困難であり、本格的に観測できるようになってからまだ30年程度しか経っていません。このため、どこまで広がっているのかは現在でも分かっていません。

科学研究の空白地帯となっているエッジワース・カイパーベルトに切りこんでいるものの1つが、NASAの冥王星探査機「ニュー・ホライズンズ」です。世界で初めて冥王星の接近探査を行ったニュー・ホライズンズは、その後もいくつかの延長ミッションを行っています。その1つは、「ヴェネチア・バーニー学生微粒子計数器(VBSDC; Venetia Burney Student Dust Counter)」を使用した、太陽系外縁部の塵の量を測定するものです。

VBSDCは天王星軌道よりも遠くの塵を数える初の観測機器であり、これまで誰も知らなかった情報を得ることができます。例えば、塵は天体同士の衝突で発生するため、塵の量を測定すれば間接的に天体の量を知ることができます


■塵の量は予想よりも減らないことが判明

Doner氏らの研究チームは、ニュー・ホライズンズのVBSDCの観測データを分析し、冥王星よりもずっと遠くの距離に当たる、太陽から約68億~83億kmの間で測定された塵の量を分析しました。従来の研究では、エッジワース・カイパーベルト天体の数の減少によって、約75億kmの距離から塵の量が減少する縁があることが予測されていました。もし予測通りならば、今回の分析で塵の減少が観測されるはずです。

ところが今回の分析では、測定された領域内での塵の減少がほとんど観測されていないことが分かりました。塵の計測値に基づくと、エッジワース・カイパーベルトの領域が約90億kmを超えていることは確実であり、実際の縁は約120億kmまで、あるいはそれ以上の領域に広がっていると推定されます。あるいは、エッジワース・カイパーベルトは1つのベルト構造ではなく、内側と外側に1つずつベルトがある可能性もあります。

上記の説明はあくまでも仮説であり、塵の量が多い理由は他にある可能性もあります。例えば、太陽放射やその他の何らかの理由で、塵が約75億kmよりも外側へ効率的に運ばれているのかもしれません。あるいは、現在のモデルでは予測されていない、寿命の短い氷の粒が生成されている可能性もあります。

ただし、Doner氏らはこれらの代替説明が成立する可能性は低いと考えています。むしろ、すばる望遠鏡のようないくつかの望遠鏡は、従来のエッジワース・カイパーベルトを大幅に超えた天体をいくつも見つけています。今回の分析結果は、太陽系の外側には実際に無数の天体がひしめいている可能性が高いことを裏付ける成果です。

ニュー・ホライズンズは2回目の延長ミッションに入っており、2040年代に太陽から約150億kmの距離を超えて観測を行うことが予定されています。もしもこの距離でも塵の量が測定できた場合、今回の研究で推定されたエッジワース・カイパーベルトの縁が本当にあるのかどうかを知ることができるでしょう


Source
Alex Doner, et al. “New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter Observes Higher than Expected Fluxes Approaching 60 au”. (The Astrophysical Journal Letters)

2024年3月27日
3sorae 宇宙へのポータルサイトより

冥王星は惑星なのか

Posted by moonrainbow on 22.2024 太陽系   0 comments   0 trackback
冥王星を降格させた準惑星「エリス」に高温の中心核 ウェッブ望遠鏡で発見

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氷に覆われた準惑星エリスとマケマケを描いた想像図。エリスの直径は約2330km、マケマケは約1430km(Southwest Research Institute)

冥王星は惑星なのか。国際天文学連合(IAU)の会員による投票で冥王星が降格させられた2006年以来、この問題をめぐる議論が激しく交わされている。ほとんどの人が忘れているが、この議論の根本原因は、2003年に撮影された画像から太陽系の少し外側にある冥王星に似た天体(冥王星型天体)が発見されたことだ。この天体は愛称でゼナと呼ばれていたが、後にエリスと改名された。そして間もなく、マケマケがこの仲間入りをし、その後ハウメアとセドナが加わった

IAUは、冥王星を含むこれらの天体をすべて「準惑星」に分類した。太陽から遠方に位置することから、エッジワース・カイパーベルト天体(KBO)と呼ばれることも多い。カイパーベルトは、氷に覆われた天体が分布する広大なドーナツ形の領域で、海王星の軌道の外側の太陽系外縁部にある。これらの氷天体は最近まで、寒冷で内部活動がないと考えられていた。だが、氷天体は中心部が温暖である可能性があるとの認識がますます高まっており、このたびその新たな証拠が浮上した

■活動的な天体

米航空宇宙局(NASA)の探査機ニュー・ホライズンズが2015年に撮影した氷の平原、山脈、砂丘、氷火山などの画像から、冥王星が地質学的に活発であることが明らかになったのと同様に、今回の研究によってエリスとマケマケが、どちらも活動的な天体であることが確認された。

学術誌Icarusに掲載された今回の研究をまとめた論文では、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)の観測データを用いて、氷に覆われた両準惑星の内部で熱水・変成作用が起きている証拠を明らかにしている。両準惑星の表面で検出されたメタンは、岩石質の中心核(コア)で高温の地質化学的反応が起きていることを示唆している


■熱的作用

論文の筆頭執筆者で、米サウスウエスト研究所(SwRI)の惑星地質化学の専門家、クリストファー・グレンは「寒冷な場所で、高温の時期の興味深い痕跡がいくつか見られる」と指摘した。「このプロジェクトに参加した当初は、大型のKBOには、原始太陽系星雲から受け継がれた物質が存在する古代の表面があるはずと考えていた。KBOの寒冷な表面が、メタンなどの揮発性物質を保存している可能性があるからだ」
ウェッブ宇宙望遠鏡による「予想外の」観測結果とは?

原始太陽系星雲とは、その内部で太陽系が形成された、塵(固体微粒子)と氷とガスからなる雲のことだ。「だがそうではなく、JWSTは予想外の結果をもたらした。エリスとマケマケの内部から熱的作用によってメタンが生成されていることを示す証拠が発見されたのだ」と、グレンは説明した

■地質学的に活発

遠方にある氷天体でも、地質学的に活発なら、内部に水が存在する可能性がある。木星の衛星エウロパや土星の衛星エンケラドスなど、太陽系にある複数の氷衛星に地下海が存在する証拠がある。また、土星の小型の衛星ミマスにも地下海があることを示唆する研究が発表されたばかりだ。エリスやマケマケに液体水の海があるかどうかはまだ不明だが、惑星科学者らの今後の研究対象となることは間違いないだろう。どちらかに生命生存に適した環境があれば、太陽系で最も遠方にある生命維持可能な天体となるため、これは極めて重要な研究対象だ

■動的な天体

「ニュー・ホライズンズが冥王星系をフライバイ(接近観測)してから、今回の発見があったことにより、カイパーベルトが、動的な天体が内部に存在するという点から見て、想像していたよりもはるかに活動的であることが明らかになってきている」とグレンは述べている。「JWSTのデータを地質学的な産出状態の中で捉えるために、この種の天体の別の1つをフライバイする探査機を送り込むことを検討し始めるのは、時期尚早ではない。待ち受ける驚異にきっと度肝を抜かれるに違いない」

2024年2月19日
Forbes JAPANより

探査機「ボイジャー1号」が瀕死の状態

Posted by moonrainbow on 16.2024 太陽系   0 comments   0 trackback
復旧したら奇跡。異変が生じたNASA探査機「ボイジャー1号」が瀕死の状態

探査機「ボイジャー1号」が瀕死の状態

ボイジャー1号はもう限界なのか?復旧作業が難航
 
地球から最も遠くに到達した人工物であり、宇宙に旅立ってから47年目を迎えるNASAの探査機「ボイジャー1号」だが、前回お伝えしたように、2023年12月に異変が生じ、意味不明な言葉をつぶやくようになってしまった。

 その復旧作業はかなり難航しているようで、 NASAのエンジニアチームは、ボイジャー1号をどうにか正気に戻そうと必死に取り組んでいるが、「復旧すれば奇跡」と状況の深刻さを伝えている。

 いよいよ限界なのだろうか?これが永遠のお別れとなってしまうのだろうか?宇宙に手を合わせて回復を祈るばかりだ


ボイジャー1号の搭載コンピューターに不具合
 
老体に鞭打ちながらがんばっているボイジャー1号が正気を失った原因は、機体に搭載された3機のコンピューターの1つ、「フライト・データ・システム(FDS)」の不具合だと考えられている。

 FDSの役割は、センサーが検出した情報を集めて、機体の状態などをチェックすることだ。こうしたデータは、「遠隔測定変調ユニット」によって地球に送信されるが、FDSはこれとうまく通信できていないのだ。

 NASAのチームは、システムをリセットして復旧を試みたが、問題は解決せず、異変発生から2ヶ月が経過しようというのに、ボイジャー1号はぶつぶつと何やら呟き続けている


 1977年9月5日に宇宙に旅立っていった打ち上げられたボイジャー1号は、2024年に47年目を迎えた。トラブルに見舞われたのもこれが初めてではない。

 2022年5月、1号は突然、意味不明な姿勢制御データを送信し始めた。

 地球にいるチームは大混乱に陥ったが、機体に搭載されている別のコンピューター経由でデータを送信することで、どうにか問題を解決した。

 だがその3ヶ月の間に、ボイジャー1号は1億6000万kmも移動したのだから、本当にがんばってくれている


探査機「ボイジャー1号」が瀕死の状態1

 また双子の兄弟であるボイジャー2号も、迷子になったり、音信不通になったりと、あちこちガタがきていることがうかがえる

Voyager 1 IS DEAD?



これでお別れなのか?復旧すれば奇跡
 
状況は深刻なようで、ボイジャー計画のプロジェクトマネージャー、スザンヌ・ドッド氏は、「復旧できれば奇跡。ですが、私たちはまだあきらめていません」と語っている。

 「まだやれることはあります。ですが、私がプロジェクト・マネージャーになって以来、最も深刻な問題でしょうね」

 240億kmの彼方を時速6万kmで飛び続けるボイジャー1号は、地球からもっとも遠く離れた人工物で、すでに太陽系にすらいない


 このような状況では、その距離が何より厄介なものになる。

 というのも、地球から送信された命令がボイジャー1号に届くまでには22.5時間かかり、その返事が地球に届くのも同じだけ時間がかかるからだ。

  NASAジェット推進研究所は、Xで次のように説明する。
私たちはボイジャー1号に語りかけ、向こうもそれを聞いています。ですが地球との間のとんでもない距離のため、進捗は遅々としています


 いずれにせよ、ボイジャー計画は50年近く前のもので、主な目的はすでに達成されている。ボイジャー1号と2号がいまだに頑張ってくれているのは、本当にプレゼントのようなものなのだ。

 もしかしたらこれが最後の別れになるかもしれないが、まだ希望はある。

 例え彼らが宇宙を漂うだけの存在となっても、そのボディには、地球の生命や文化の存在を伝える音や画像が収めた「ゴールデンレコード」が搭載されている


探査機「ボイジャー1号」が瀕死の状態2

 もしかしたら地球外知的生命体や未来の人類が見つけて解読し、ボイジャーたちを復活させてくれるかもしれない

2024年02月10日
カラパイアより

金星が緑色の閃光を放つ「グリーンフラッシュ」

Posted by moonrainbow on 03.2024 太陽系   0 comments   0 trackback
金星から緑色の閃光が!珍しい「グリーンフラッシュ」が観測される

グリーンフラッシュ

金星が緑色の閃光を放つ「グリーンフラッシュ」

 北欧の国スウェーデンの夜空で、金星が緑色の閃光「グリーンフラッシュ」を放つレアな瞬間が目撃されたそうだ。

 1月8日(現地時間)の早朝、ストックホルムの街中からそれをとらえた貴重な映像では、ゆらゆらとオレンジ色にゆらめく金星からほんの一瞬だけ、緑色の光がひらめく幻想的な姿を観察することができる。

 これを撮影した写真家のピーター・ローゼンさんは、1秒ほどの閃光は、ただでさえ畏敬の念を抱かさせる体験をいっそう色濃くする「予期せぬボーナス」だったと、spaceweather.comで語っている


太陽が見せるグリーンフラッシュ
 
グリーンフラッシュ(緑閃光)とは、太陽が完全に沈む直前、または昇った直後に、緑色の光が一瞬輝いたようにまたたいたり、太陽の上の弧が赤色でなく緑色に見える現象のことだ。

 太陽の光と地球の大気が演出してくれる光のショーである。

 昼間の空が青いのに、朝や夕方になるとオレンジ色に焼けるのは、長い波長の光が大気の中で散乱されにくい一方、短い波長の光が散乱されやすいことと関係がある。

 太陽の光は白く見えるが、本当はさまざまな波長の光でできている。昼間の太陽が真上にある時間は、光が地表に届くまでに通過する大気の距離が短い


 すると青のような波長の短い光が強く散乱するので、私たちの目には青い光がたくさん入ってくる。だから昼間の空は青い。

 ところが、太陽が低い位置にある早朝や夕方では、光が通過しなければならない大気の距離は長くなる。

 すると青い光は散乱して弱くなってしまい、私たちまで届かない。かわりに赤のようなもっと波長の長い光が届くようになる。だから真っ赤な夕焼けや朝焼けになる。

 その一方、太陽の光が地球の大気に入るとき、ちょうどプリズムに入る光のように屈折して、さまざまな色に分離してもいる。

 日の出や日の入りの時間帯であっても、空気が澄んでいるなど条件が整っていれば、赤よりももう少し波長が短い緑色の光も届くようになる。

 すると太陽が地平線や水平線のすぐ下に隠されている瞬間だけ、分離した緑の光がひらめくのだ


Green Flash: Not that rare


太陽や水平線や地平線の下に隠れた時、分離した緑の光が届くことがある。これが太陽のグリーンフラッシュだ
..
非常に珍しい金星のグリーンフラッシュ
 
今回の珍しい金星のグリーンフラッシュも、地球の大気がプリズムのように働いた結果だ。

 だがとりわけ2地点の温度の変化(温度勾配)が急激で、1つの色(このケースでは緑)が強く拡大されるときに起きるという。

 よく見ると、緑だけでなく、黄・オレンジ・赤・青といったさまざまな光がゆらめく、幻想的なショーであることがわかるだろう


グリーンフラッシュ1

ストックホルム上空の夜空に、金星から明るい緑色の閃光と他の色の微妙な輝きが発見された / image credit:Peter Rosen

 今回の金星のグリーンフラッシュは、ストックホルムの地平線から昇ってからまもなく観察されたそうだ。

 なおグリーンフラッシュは太陽や金星だけでなく、水星や月でも観察されたことがある。

 だが、太陽のグリーンフラッシュが海の上の澄んだ空気でよく見られるのに対し、惑星や月のものは、この現象を強めてくれる極寒の空気の中で見られるのだそうだ


2024年01月30日
カラパイアより

金星の上空に氷の雲が発生?

Posted by moonrainbow on 17.2024 太陽系   0 comments   0 trackback
灼熱の金星の上空に冷たい氷の雲が形成されている可能性が高い

冷たい氷の雲

金星の上空に氷の雲が発生している可能性

 地球よりも太陽に近い金星は、まさに灼熱地獄のような暑さだが、意外にもその上空には馬のしっぽを思わせる「氷の雲」が形成されている可能性が高いという。

 『Advancing Earth and Space Sciences』(2023年11月30日付)に掲載された研究によると、金星の120km上空はマイナス180度もの寒さで、水や二酸化炭素が凍って氷の粒子になると考えられるという。

 そこからできる氷の巻雲は、灼熱の金星から水が逃げるのを防いでいるのかもしれないそうだ


金星上空に氷の雲が形成されている可能性
 
金星は太陽系で最も高温の惑星だ。地表の温度は460℃にもなり、鉛が溶けるほどの灼熱地獄である。

 もっと太陽に近い水星よりも暑い理由は、金星をつつむ二酸化炭素(そう、温室効果ガスだ)の濃密な大気が熱を逃さないからだ。

 ちなみに水星の表面温度は、太陽に面した側で約430℃、暗い側で約マイナス180℃と大きく変化する。これは水星の自転周期が長く、太陽の照射をまんべんなく受けていないためだ。

 だがそんな灼熱の木星でも、120km上空となると状況は一変する。今度はマイナス180℃まで下がることもある氷結地獄となるのだ。

 英国リーズ大学の研究チームが作成した今回のコンピューターモデルによるなら、このような寒さでは、液体の水が冷えてナノサイズの微小な氷となり、それが金星の大気をただよう煙のような粒子に集まる(核生成)と考えられるという。

 それはいわば「雲のタネ」のようなもの。気温がマイナス180℃以下になると、二酸化炭素の氷の結晶がこれにくっついて、雲が大きく成長するのだ。

 このため、大気の中間圏上層は、原子が不規則に並んだ非晶質の固体の水と、結晶質の二酸化炭素の氷があふれかえっている(過飽和している)可能性がある。

 つまり、小さな水の氷でできた雲のタネがいつも金星を取り巻いており、折に触れて二酸化炭素の氷の雲がつかの間だけ出現するらしいということ
だ。

冷たい氷の雲1
NASAのマゼラン探査機のデータから再現された金星の険しい地形/Image credit: NASA/JPL / image credit:

微小な氷の雲は金星から水の粒子を逃がさない役割
 
そうした氷の雲は「コールドトラップ」として作用する。上下の層に比べて、そこだけがかなり寒いため、灼熱の金星から水の粒子を宇宙に逃さない役割があるかもしれない。

 なお氷の雲は、十分大きく成長して光を散乱するようになれば、実際に観察もできるはずだ。ただし寿命が短いため、決定的瞬間の目撃はそう簡単ではないようだ。

 だがもしも、運に恵まれて目撃できたとしたら、地球でも見られる「馬のしっぽのような巻雲」のように見えるだろうとのことだ。

 金星は独自の環境を作り上げており、雲の中に生命体が潜んでいる可能性が示唆されているが、灼熱と氷結を生き延びられる生命体ってどんなんだろう?いつかは会える日がくるのかな


2024年01月13日
カラパイアより
 

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