星間彗星3I/ATLASから解き明かされた極寒の誕生環境
太陽系外から飛来した彗星3I/ATLASが放出したイオンの分析から、この天体が極めて低温の環境で形成されたことが明らかになった。イサク・ニュートン・グループ（ING）のウィリアム・ハーシェル望遠鏡（WHT）に搭載された分光観測装置WEAVE（WHT Enhanced Area Velocity Explorer）を用いた研究チームが、月刊王立天文学会誌（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）に発表した論文で、この発見を報告している。
3I/ATLASは2017年に発見された'Oumuamua以来、3番目に検出された星間天体（ISO）である。太陽に最も接近する前後に大量のガスを放出したが、とりわけ太陽を迂回した後に噴出した物質が重要な手がかりとなった。これらの放出物を分光分析することで、彗星の内部組成に関する情報が得られたのだ。
5種類のイオンから導き出された形成温度
研究チームはWEAVEの大型積分視野ユニット（LIFU）分光法を用いて、3I/ATLASが太陽の背後から現れ、太陽系を離れ始める段階で放出されたイオン化ガスを観測した。この分析で、二窒素（N₂）、一酸化炭素イオン（CO⁺）、二酸化炭素イオン（CO₂⁺）、水イオン（H₂O⁺）、そして炭化水素イオン（CH⁺）という5種類のイオンが同時に彗星の尾に存在することが判明した。
研究チームは二窒素ガスと一酸化炭素の比率を測定することで、3I/ATLASが華氏マイナス400度（摂氏マイナス240度）よりも寒い環境で形成されたと特定した。この結果は、彗星が恒星から遠く離れた、太陽系におけるカイパーベルトやオールトの雲に相当するような星系の遠方領域で誕生したことを示唆している。
ノーサンブリア大学工学・物理・数学部の研究フェロー、レア・フェレレック博士が研究論文の筆頭著者として王立天文学会の声明で述べたところによると、窒素に富んだこのような天体は「極めて寒い条件下、恒星から遠く離れた場所で形成された可能性が高い」という。彗星の尾内でのイオン比の変化を詳細に追跡したのは、星間天体の研究史上初めてのことである。
高感度観測装置が開く新たな地平
研究チームはさらに、彗星の尾に沿ってイオンの比率がどのように変化するかを調べた。太陽風によって尾の後方へ押し出された荷電粒子は、尾の先端に向かうにつれて炭化水素イオンがわずかな減少を示したに過ぎなかった。
共著者のルベン・サンチェス・ハネッセン氏は、青い光学スペクトル領域での高感度観測を実現するWEAVE-LIFUなどの高性能で大規模な積分視野ユニットが「彗星と他の太陽系天体の研究における新たな地平を切り開いている」とコメントした。この発見は、緊急性と科学的重要性を持つ観測を可能にするため特に設計されたDDT（Director's Discretionary Time）プログラムの価値を示す好例となっている。
小惑星と彗星は本来、太陽系形成期の残存物質である。周期的に太陽系へ飛来する星間天体は、他の恒星系を訪れることなくその周辺環境を研究する貴重な機会をもたらす。2017年の'Oumuamua発見以降、観測機器と方法論の進化により、星間天体から得られるデータはますます詳細化している。今後4番目の星間天体が検出されれば、その組成と起源についてさらに深い知見が得られるようになるだろう。
出典: Universe Today
