海王星の向こうには、非常に暗く遠隔地にある氷の世界があり、最も強力な望遠鏡でも観測することが困難です。太陽系外縁天体 (TNO) は、初期の太陽系の遺物であり、完全な惑星に成長することのなかった凍結した微惑星です。

今回初めて、科学者たちは NASA のハッブル宇宙望遠鏡とジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の長所を組み合わせて、これまでに検出された中で最も小さく最も暗い TNO のいくつかを研究しました。

天文学ジャーナルに掲載されたその結果は、謎を明らかにした。小さなTNOの数は予想よりも少なく、その色は、モデルが予測したよりもはるかによく原始表面を保存していることを示唆しています。

TNO は人間の目の可視限界よりも 1 億倍以上暗いです。しかし、それらは惑星の不完全な構成要素であるため、惑星科学者にとって貴重です。初期の太陽系では、塵と岩石が結合して都市ほどの大きさの微惑星を形成しました。太陽の近くでは、これらの微惑星が合体して惑星になっています。しかし、海王星を超えるとプロセスは停止し、小さな凍った世界の人口が残りました。

天文学者は太陽系内で 461 個の海王星横断天体を検出しました

研究者らはこれらの天体を研究することで、45億年前の惑星形成の状況を垣間見ることができる。

マリエル・エドゥアルド博士（ビクトリア大学）とアナスタシア・モーガン博士（ノーザン・アリゾナ大学）が率いる2つのチームが、ハッブルとウェッブとの同時観測を調整した。

ハッブル望遠鏡は可視光を記録し、ウェッブ望遠鏡は赤外線の痕跡を測定しました。次に、2 台の望遠鏡は、新たに発見された 27 個の TNO の色、組成、大きさ、軌道を調べました。その中には直径 5 キロメートルほどの小さな物体もあり、地上の望遠鏡では届かない物体でした。

ある天体は非常に微光だったので、それを見つけることは、地球から月でホタルの群れを見つけることにたとえられました。

この調査では、海王星横断天体 (TNO) の 2 つの集団を区別しました。低温の TNO は、太陽系面内の元の比較的円形の軌道に留まり、原始状態の記録を保存しています。対照的に、高温の TNO は天王星と海王星の間に誕生しましたが、巨大惑星の最初の移動中に外側に散乱して偏心した傾斜した軌道になりました。

天文学者が期待していたのは、多数の衝突による小さなTNOの表面変化の証拠を見ることでした。むしろ、小さな体は大きな体のいとこのようでした。これらは、より大きな TNO と同じ色の比率を示しました。これは、これまで考えられていたよりも衝突の頻度が低いに違いない、または天体が何らかの形で元の組成を保持していることを意味します。

太陽系の最果てにある謎の軌道はプラネット・ナインによって引き起こされたものではない、研究

モーガンは次のように説明しました。 「最も小さな物体が、どのように作られたのかの歴史を何らかの形で『記憶』し、保存しているのを見るのは興味深いことです。」

ウェッブ氏の赤外線感度により、チームはこれらの小さな世界のサイズ分布を測定することもできました。高温個体群と低温個体群は、太陽系の異なる領域で形成されたにもかかわらず、驚くほど類似した分布を示しました。

エドゥアルド氏は次のように指摘した。 「微惑星の形成プロセスは、異なる領域で形成されているにもかかわらず、最終的に高温個体群と低温個体群のサイズ分布が同じになる。このプロセスは円盤の状態に影響されないようだ。」

再び驚きが現れました。小規模 TNO の数は、一部のモデルで予測されたよりも低かったのです。これは、初期の太陽系が予想よりも少ない微惑星で形成されたか、あるいはその多くがその後破壊された可能性があることを示唆しています。

太陽系外縁部でのCO2とCO氷の発見

これは、太陽系の境界についての私たちの見方を変え、これまで信じられていたように、衝突が太陽系海王星天体 (TNO) の進化の主な要因ではない可能性があることを示しています。

代わりに、これらの天体は原始的な元の色を保持しているため、それらが形成された場所についての有用な手がかりを提供します。さらに、普遍的なサイズ分布は、微小惑星の形成が確固たる規則に従い、局所的な条件にほとんど依存しないことを示しています。

そして重要なことに、この研究は、ハッブルとウェッブが協力することのユニークな力を実証しています。どちらの望遠鏡も単独ではこれらの結果を達成することはできませんでしたが、両方の望遠鏡を組み合わせることで、惑星形成の凍った残骸への新しい窓が開かれました。

研究チームは、The Astronomical Journal に 2 つの関連論文を発表しました。