海王星の遥か彼方で発見された不可解な天体は第2カイパーベルトを示唆している

50～60AUの間は天体が少ないが60AU以遠には12個以上存在する。以下、機械翻訳。
海王星の遥か彼方で発見された不可解な物体は第2カイパーベルトを示唆している
NASA探査機のターゲットハント中に太陽系の端にある氷の天体が発見される
2023年10月3日午後4時50分エトビーポール・ヴォーゼン
すばる望遠鏡
ハワイのすばる望遠鏡によって発見された十数の遠方天体は理論家たちに挑戦的です。INTERNATIONAL GEMINI OBSERVATORY/NOIRLAB/NSF/AURA/ T. SLOVINSKÝ
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この話のバージョンは、『サイエンス』第 382 巻、第 6666 号に掲載されました。

太陽系にはまだ十分なものがないようです。 海王星の軌道を越えたカイパーベルトには何千もの小さな氷の物体があり、冥王星がその最も有名な居住者です。 しかし、地球と太陽の間の距離の 50倍である 50天文単位(AU) を過ぎると、ベルトは突然終わり、天体の数はゼロになります。 一方、他の太陽系では、同様のベルトが数百天文単位にわたって外側に伸びています。 カナダ国立研究評議会の天文学者ウェスリー・フレイザー氏は、それは不穏だ、と言う。 「既知の太陽系で奇妙なことの一つは、私たちがどれほど小さいかということです。」

新しい発見はそのイメージに疑問を投げかけています。 NASAのニューホライズンズ探査機の新たなターゲットを探すために地上の望遠鏡を使用している間、フレイザーと彼の同僚は、太陽系の外にあるコースで冥王星を通過しつつあるが、予備的ではあるが興味深い発見をした。 60天文単位 - 冥王星から太陽までの距離とほぼ同じです。 この発見が本当であれば、カイパーベルトがこれまで考えられていたよりもはるかに遠くまで広がっているか、あるいは、これらの天体と既知のカイパーベルトの間に10天文単位の差があるように見えることを考慮すると、「第2の」ベルトが存在することを示唆している可能性がある。

この発見は出版準備中だがまだ査読されていないが、ニューホライズンズ自体の測定結果によって裏付けられており、その測定値は57天文単位で既知のカイパーベルトの端を越えて連続的に伸び続けている。 多くの計器は休止状態ですが、ダストカウンターはミッション中継続的に稼働しています。 塵は惑星の衝突の前兆であるため、ニューホライズンズのチームは、探査機がカイパーベルトを離れ、そこでアロコスと呼ばれる天体と合流した後、塵の量が急激に減少すると予想した。 むしろ、「衝突の数は減少していない」と、このミッションの主任研究員でサウスウェスト研究所の惑星科学者であるアラン・スターン氏は言う。 「その最も簡単な説明は、私たちが検出していないものがもっとたくさんあるということです。」

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チーム外の天文学者たちは興味をそそられていますが、より多くの証拠を見たいと考えています。 ワシントン大学のペドロ・ベルナルディネリ氏は、「もし本当に新しいベルトができたら、それはとてもエキサイティングなことだ」と語る。 しかし、この発見を、チリにある直径4メートルのビクター M. ブランコ望遠鏡を使用した太陽系外縁部の最近の調査から得られた未発表の結果と一致させるのは困難です。 空の別のスライスを調査し、50天文単位を超える天体を 1つだけ発見しました。 他の調査でも結果は全く出ていない。 「なぜ私たちはこれらのことが見えないのですか？」 ベルナルディネリが尋ねる。 「みんな運が悪かったの？ 可能ですが、難しいです。」

スターン氏は、より多くの氷天体の研究を歓迎するだろう。 ニューホライズンズを惑星科学から太陽物理学（太陽とそのプラズマで満たされた外殻の研究）に移すという脅迫を受けて、NASAは先週折れ、このミッションの現在の焦点を10年代の終わりまで延長した。 それは、探査機がアロコスのような別の天体が存在する場合、まだ訪問する可能性があることを意味するとスターン氏は言う。 「私たちは、自分たちにできる、そして他の方法ではできないとわかっている科学を、非常に長期間にわたって行う機会に恵まれています。」

天文学者たちは長年にわたり、ハワイのマウナケアにある日本の口径8.2メートルのすばる望遠鏡の広視野カメラを使って、このミッションのターゲットを偵察してきた。 カイパーベルトの天体は非常にかすかで動きが遅いため、「見つけるのが大変」であるため、巨大な望遠鏡が必要だとフレイザー氏は言う。 ニューホライズンズの目標は、地球から見ると、宇宙船が天の川の明るい中心に向かってまっすぐ飛んでいるように見え、機器が眩しいため、さらに見えにくい。

信号を増強するために、研究チームは一晩の観測から得た数百枚の画像を電子的に組み合わせ、明るい塊が可能性の高い軌道に沿って現れることを期待している。 当初、チームは手動で画像を検査し、一晩に 15,000件の候補をふるいにかけました。 「すぐに失明してしまいます」とフレイザー氏は言う。 今では、人工知能のおかげで検査の苦痛は大幅に軽減されました。 「私たちは大勢の人々の1週間の苦痛から6時間の検査に変わりました。」

ベルトを緩める
2021年以来、天文学者たちは海王星を越えた領域であるカイパーベルトで数百の新しい天体を発見した。 ほとんどは 30から 50天文単位以内に収まります (AU、青)。 しかし、12 個は 60 天文単位 (赤) を超えており、NASA のニューホライズンズミッションにはさらに多くの探査対象がある可能性があることを示唆しています。


ニューホライズンズの場所
(グラフィック) D. アンファム/サイエンス; (データ) サイモン・ポーター/SWRI/JHU APL
その結果、12 個の遠方の物体が得られました。 カリフォルニア大学ロサンゼルス校の天体物理学者ヒルケ・シュリヒティング氏によると、ハッブル宇宙望遠鏡の最初の20年間に星追跡センサーによって発見された3つのブリップが手がかりとなるという。 望遠鏡を向けるのに役立つように単一の星を絶え間なく見つめるセンサーは、数分の一秒間暗くなり、星が目の前を横切る未知のカイパーベルト天体によって覆われたことを示唆しました。 「60AUを超えるとさらに大きな人口が存在するでしょうか? それはあるかもしれない」とシュリヒティングは言う。 「おそらくそれが私たちが見ているものです。 よくわからない。"

研究チームは、物体の見かけのコースに沿った 3つまたは 4つの地点で物体を捕らえ、その軌道を確認するために最善を尽くしました。 ブランコ望遠鏡が同様の結果を示さなかった理由の一つは、おそらく海王星の重力によって、天体がニューホライズンズの進路の近くに集まっているためではないかと彼らは考えている、とフレイザー氏は付け加えた。

新しい天体と同じくらい興味深いのは、50天文単位と60天文単位の間の明らかなギャップである、とニューホライズンズのダストカウンターを監督するコロラド大学ボルダー校の宇宙物理学者ミハイ・ホラーニ氏は言う。 「何らかの形で、そのギャップを維持する原因は何かにあります。」 他の太陽系では、塵に覆われた円盤内を周回する惑星が物質を巻き上げて隙間を作ります。 しかし、その隙間には大きな惑星は見つかっていません。 このギャップは、円盤内の圧力波によって引き起こされた、太陽系の初期の名残である可能性もあります。

チームは先月数日間スバルに戻り、フレイザー氏によると、より暗くて小さな天体が見えるようになると言う新しい光学フィルターを使用した。 彼らは現在データを分析中です。 もし第二のカイパーベルトが本物なら、十数個の新たな遠方天体が出現するはずだ、と彼は言う。 「もしその期待が満たされないとしたら、私たちは何かを完全に見逃していることになります。」