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約50億km彼方に半径1.3kmの小天体

Posted by moonrainbow on 07.2019 太陽系   0 comments   0 trackback
小型望遠鏡で発見された約50億km彼方にある直径3km弱の小天体

小型カイパーベルト天体の想像図
今回発見された小型カイパーベルト天体の想像図

口径28cmの小型望遠鏡を用いた観測により、地球から約50億km彼方のエッジワース・カイパーベルトに半径1.3kmほどの小天体が見つかりました。同領域内にこれほど小さい天体が発見されたのは初めてのことです

太陽系の惑星は約46億年前に、半径1~10km程度の微惑星が衝突と合体を繰り返して作られ、大きくなったと考えられています。その微惑星の一部は今でも、海王星より遠方の「エッジワース・カイパーベルト」(以下、カイパーベルト)という領域に生き残っていると予見されてきました

カイパーベルトには冥王星をはじめ1000kmサイズの天体がいくつも見つかっており、2019年初めに探査機「ニューホライズンズ」が接近探査を行った長径30kmほどの小惑星2014 MU69(愛称「ウルティマ・トゥーレ」)のような小天体も数多く発見されています。しかし、これまでに1~10kmサイズのカイパーベルト天体の発見例はなかったのです。見かけの明るさがあまりに暗く、すばる望遠鏡やハッブル宇宙望遠鏡を用いても直接観測は不可能です

京都大学(元国立天文台研究員)の有松亘さんを中心とする研究グループは、口径28cmの天体望遠鏡を使った観測から、キロメートルサイズのカイパーベルト天体を発見することに成功しました。カイパーベルトにこれほど小さい天体が発見されたのは初めてのことで、市販の小型望遠鏡による成果という点でも非常に画期的です

有松さんたちが利用したのは、観測者から見て前方の天体が後方の天体の手前を通過し、後方の天体から届く光を遮る「掩蔽(えんぺい)」と呼ばれる天文現象です。カイパーベルト天体が移動して背後の恒星を隠す様子を観測し、星の明るさの変化(暗くなる度合いや継続時間)を調べることで、直接観測はできない天体であっても大きさや運動を見積もることができます

直径3km弱の小天体
掩蔽の仕組み
(a)本研究で利用した掩蔽の仕組み、(b)遮蔽前、遮蔽中、遮蔽後の、恒星の画像(2016年6月28日に取得した動画データから切り抜き)、(c)恒星の明るさの時間変化を示したグラフ(提供:有松さん、以下同)

研究グループは2016年~2017年の夏季に、沖縄県宮古島市の「沖縄県立宮古青少年の家」の屋上にシステムを設置し、約4平方度(満月約20個分)の視野内にある約2000個の恒星を60時間にわたり観測しました。望遠鏡は、一度に観測できる恒星の数が多い天の川の中にあり、かつカイパーベルト天体の数が多い黄道近くにある(つまり掩蔽現象が起こりやすいと予想される)、いて座の領域に向けられました

得られた動画データを調べたところ、視野内にある12等級の恒星が、約0.2秒間、最大約80%減光していたことが明らかになりました。さらに詳細な解析から、この明るさの変化は、地球から約50億km離れた半径およそ1.3kmのカイパーベルト天体による掩蔽によって説明できることがわかりました

今回の発見から、カイパーベルトに存在する半径1km以上のサイズを持った天体の個数密度が、これまでの直接観測からわかっていた半径10km以上の天体のサイズ分布を元にした予想値と比べて、およそ100倍大きいことが判明しました。これは、惑星の材料となった微惑星の一部が今でもカイパーベルトに大量に存在するという理論予想と一致する結果です。また、一部の彗星の故郷はカイパーベルトであるという理論とも一致します

今後も掩蔽を用いた観測から、小型のカイパーベルト天体の特性がより詳細に明らかにされ、惑星の形成プロセスや彗星の供給過程が解明されることが予想されます。さらに、カイパーベルトの先に存在すると仮定されていながら観測する手段が全くなかったのです、太陽系の最果てである「オールトの雲」に属する天体の初発見も期待される。今回の研究成果は、太陽系の果てには何があるのかという究極的な問いに答えるための大きな一歩となりました

2019年1月30日
AstroArtsより

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