太陽系の“外”からの来訪者は何を語る? 天文学者垂涎の「第二の恒星間天体」が近く最接近

ボリソフ彗星

ハッブル宇宙望遠鏡が捉えたボリソフ彗星。彗星の核の周囲に、ぼんやりとしたガスを纏っている。2019年10月12日撮影。

出典:NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA)

国立天文台の副台長、彗星をはじめとした小天体の研究者である渡部潤一博士は「確実に太陽系の外から来ています。それ以外、考えられない」とその驚きを語った。

2019年8月30日、ウクライナのアマチュア天文家によって観測された天体「C/2019 Q4」。「ボリソフ彗星」と名付けられたこの天体は、その後の観測で太陽系の外側からやってきた天体「恒星間天体」であることが明らかとなった。

ボリソフ彗星の軌道シミュレーション

ボリソフ彗星の軌道のシミュレーション。ボリソフ彗星は、火星と木星の間を通過する見込みだ。天体の軌道は、周囲に存在する天体の重力の影響によって決まる。ボリソフ彗星はほぼ直線ともいえる軌道で太陽系内を移動している。この極端な軌道を描くには、太陽系の外側からやってきたと考えざるを得ない。発見当初は、観測や軌道計算が誤っているのではないかとも考えられていた。

出典:NASA/JPL-Caltech

オウムアムアの軌道

2017年に発見された恒星間天体「オウムアムア」の軌道。先のボリソフ彗星の軌道に比べて地球の近くを通過した(最も地球に近づいた時で、約2400万キロメートル)。また、その軌道から、太陽系の端に存在する「オールトの雲」と呼ばれる領域からやってきた可能性も議論されていた。

出典:NASA/JPL-Caltech

恒星間天体の観測は、2017年に飛来した「オウムアムア」に続いて2年ぶり、人類史上2例目となる。

オウムアムアは当初彗星だと考えられていたものの、最終的には「小惑星」と見なされた。それに対して、ボリソフ彗星はその名の通り「彗星」だ。

この違いが、天文学者たちを興奮の渦に引き込む要因の一つになっている。

太陽系の外側の世界の詳細が、初めて語られるかもしれない

「彗星」といえば、独特な「尾」があることが特徴の一つだ。別名「ほうき星」とも呼ばれるゆえんである。

この尾が生じる要因は、彗星の構造にある。

彗星は言うなれば“汚れた雪玉”のような構造をした天体だ。中心部には氷とちりなどからなる核があり、太陽に近づくにつれて氷が蒸発し、宇宙空間にガスやちりが放出される。

このガスやちりが太陽の影響を受けて光り輝き、彗星特有の「尾」をつくる。

2017年に観測されたオウムアムアからは、尾を作るようなガスやちりなどは放出されなかった。

実は、こういったガスやちりが放出されている天体は、望遠鏡を使ってその成分を細かく分析することができる。

渡部博士は観測に対する期待を次のように語った。

「今のところ、ボリソフ彗星は太陽系内にある彗星と同じ様子をしています。しかし、生まれ故郷が違うはずなので、彗星に含まれる元素の組成は太陽系内のものとは異なるはずです

宇宙の初期、100億年位前にできた彗星なら、ガスに含まれる重金属の割合が少ないことが想定されます。逆に太陽系よりももっと若い天体なら、重金属の割合は多くなるはずです。

世界初の観測になるので何が出てくるかわかりませんが、そういった差が観測によって実際に見えてくるのではないかと期待されています」

ボリソフ彗星が太陽に最接近するのは、2019年12月7日。今後太陽に接近するにつれて、どんどん内部の成分が宇宙空間に放たれ、その詳細な分析が進むはずだ。

太陽系の外側にある宇宙の様子を知るために、これまでにもさまざまな望遠鏡によって観測が行われてきた。しかし、望遠鏡で遠くを見るだけでは、そこに存在する小惑星や彗星といった小規模な天体の詳細まで知ることは難しい。

ボリソフ彗星の到来は、太陽系の外側で誕生した小さな天体の様子を直接観測できる、またとない機会なのだ。

オウムアムア

2017年に太陽系にやってきた恒星間天体「オウムアムア」のイメージ。発見された当初は彗星である可能性も考えられていたが、ガスなどをほとんど放出していない事から、小惑星と見なされた。

出典:ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

2年ぶり、2度目の来訪の“怪”

恒星間天体はもともと数百年に1度、あるいはもっと低い頻度でしか太陽系にやってこないと考えられていた。それがなぜ、2年に1度という高頻度で太陽系にやってきているのか。

この問題は、現状では解き明かせない非常に大きな謎だ。

「世界中の誰もが、こんな頻度で恒星間天体がやってくるだなんて思ってもいませんでした。サンプルが2例なので、今回がたまたま偶然によるものなのか、あるいは我々が気づいていないだけで実はこういう天体が稠密(ちゅうみつ)に銀河系を埋め尽くしているのかどうかは分かりません。ただ、今のところ多くの天文学者はただの偶然だと思っています」(渡部博士)

しかし、もし2年に1度という高頻度での恒星間天体の来訪が、奇跡的な偶然ではないのだとすれば、天文学にあたえる影響は計り知れない。

もともと、宇宙には目には見えないけれども質量をもつ正体不明の物質として「暗黒物質」(ダークマター)の存在が示唆されている。

「かつては恒星間天体がダークマターの候補の1つとしてあげられていました。しかし、観測例がなかったので、仮に存在していたとしても量的には少ないだろうと思われていました」(渡部博士)

「たった2例」の観測では具体的なことは言えないが、恒星間天体が3例目、4例目と続けて発見されるようになれば「これまで正体不明だと考えられてきたダークマターのごく一部として、恒星間天体を無視できなくなるかもしれません」と渡部博士は語る。

2019年10月12日にハッブル宇宙望遠鏡が撮影したボリソフ彗星。地球からの距離は約4億2000万キロメートル。12月半ばごろに、最も明るくなると想定されている。

出典:NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA)

科学者にとって、「未知」の存在は発想力を掻き立てる原動力となる。

ボリソフ彗星の観測は2020年の10月まで続けられる見込みだ。予期せぬ来訪者は、天文学者たちに一体何を伝えてくれるのだろうか。

(文、三ツ村崇志)

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