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星間天体「オウムアムア(ʻOumuamua)」の奇妙な動きが、知的宇宙人とは関係のない合理的な説明が可能であることが、新しい研究で明らかになった。

2017年、最初の恒星間訪問者であるオウムアムアが発見された際、科学界に興奮の渦が巻き起こった。しかし、同時に謎も生まれた。この星間天体は、太陽に近づくにつれ、不思議なことに加速し、彗星のような動きをするようになったのだが、ガスが放出された形跡はなかった。この奇妙な動きに対し、「オウムアムアはエイリアンの宇宙船ではないか」という憶測も広がった。だが、ついにその謎が解明された可能性がある。

研究者らは、この岩石から放出された水素が原因だったと考えている。具体的には、オウムアムアの奇妙な動きを説明するために必要な、天体から放出される水素が、この奇妙な動きを後押ししていたというのだ。研究者らは、水素が形成される方法を探していた。そして、星間にただよう宇宙放射線が、水の氷から水素を解放するのに十分な能力を持っていることが判明したのだ。

「星間物質を旅する彗星は、基本的に宇宙線によって調理され、その結果、水素が生成されます。そこで私たちは考えました:もし、このような現象が起きているのであれば、それを実際に体内に閉じ込めて、彗星が太陽系に突入して暖まったときに、その水素を放出させることができるのではないか?非重力的な加速を説明するために必要な力を、定量的に生み出すことができるでしょうか?」と、UCバークレーの化学助教授、Jennifer Bergner博士が声明で述べている。

高エネルギー粒子が氷に与える影響については、実は1970年代から数十年分の研究が行われている。研究チームは、いくつかの分析が示唆するように、宇宙線が氷の中に数十メートル入り込み、その4分の1以上を水素ガスに変えると予想している。これは、大きな彗星にとっては大したことではないかもしれないが、「オウムアムア」の大きさは115×111メートル程度で、厚さは19メートル程度と推定されている。このオウムアムアの小さなサイズが、ガス放出による加速を可能にしたのではないかと。

「数キロメートルの大きさの彗星の場合、アウトガスは、天体の大部分に対して本当に薄い殻から発生するため、組成的にも加速度的にも、必ずしも検出可能な効果であるとは期待できないでしょう 。しかし、オウムアムアは非常に小さかったので、この加速に必要な十分な力が実際に発生したと考えています」と、Bergner氏は説明する。

Bergner氏が現在コーネル大学のDarryl Seligman氏と開発したモデルは、観測結果に合うように余計なパラメータを追加することなく、「オウムアムア」の珍しい性質を説明することが出来た。そしてこの研究は、この天体が、他の太陽系の端にある冥王星のような天体の破片であるという考えを再び支持するものである。

「私たちは、太陽系で塵のコマがない彗星を見たことがありませんでした。だから、非重力的な加速は本当に奇妙でした」とSeligman氏は言う。

「主な収穫は、オウムアムアはちょうど重い処理を経験した標準的な星間彗星であることと一致していることです。我々が実行したモデルは、太陽系で彗星や小惑星から見られるものと一致しています。つまり、本質的に彗星のように見えるものから始めて、このシナリオを成立させることができるのです」


論文

参考文献

研究の要旨

2017年、1I/’Oumuamuaは、太陽系で最初に知られた星間天体として確認された。典型的な彗星活動トレーサーは検出されなかったが、’Oumuamuaは顕著な非重力加速度を示した。これまでのところ、これらの制約を納得させるような説明はなされていない。エネルギー的な観点から、 H2OやCO2などの重い揮発性物質よりも、高揮発性分子のガス放出が優先される。しかし、純粋なH2、N2 、COの昇華を仮定した既存のモデルには、理論的・観測的な矛盾がある。非ガス放出の説明には、微調整された形成メカニズムや非現実的な前駆体生成速度が必要である。ここでは、’Oumuamuaの加速は、H2Oに富む氷体をエネルギー的に処理することによって形成された、閉じ込められた水素分子の放出によるものであることを報告する。このモデルでは、’Oumuamuaは氷の惑星として始まり、星間航行中に宇宙線によって低温で照射され、太陽系を通過する間に温暖化を経験したと考えられる。この説明は、H2O氷の加工からH2が効率よく一般的に生成され、非晶質水マトリックスのアニール時に、内包されたH2が広い温度範囲で放出されることを示す多くの実験結果によって支持されている。このメカニズムにより、ファインチューニングなしで’Oumuamuaの特異な特性の多くを説明できることが示された。このことは、’Oumuamuaが太陽系彗星とほぼ同様の惑星系遺物として誕生したことをさらに裏付けるものである。

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