科学者たちは初めて、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総合力を利用して、太陽系の最も遠い天体である太陽系外縁天体 (TNO) のいくつかを研究しました。そのうちのいくつかは、これまで直接観察された中で最も小さく、最も暗いものです。研究者らは予想外に、予想よりも少ない数の小さなTNOを発見し、これらの体の色は、より大きな家族のメンバーと同じ関係に従いました。

これらの天体は通常、海王星の軌道を超えて太陽の周りを周回する、小さくて遅い氷の天体です。それらのほとんどは、肉眼で見える物体よりも 1 億倍以上暗いです。火曜日にThe Astronomical Journalに掲載された2つの追加論文で、研究チームは27個の小さく暗いTNOの色、組成、サイズ分布を分析した。

このクラスの小天体は、太陽の周りを周回する塵と岩石の円盤が合体して「都市惑星」を形成する惑星形成の初期段階を最もよく垣間見ることができます。都市惑星は、互いに適合して惑星を形成するが、まだ完全な世界には合体していない固体の構成要素です。海王星以降、この第 2 段階は起こらず、凍結した惑星人口が残されました。

これまでの最も深いTNO研究では、カナダ国立研究評議会が主導するカナダのビクトリア大学の博士課程候補者らとフラッグスタッフにあるノーザン・アリゾナ大学のチームが、ハッブルと同時に空の一部を観察し、TNOとウェッブからの可視光を観測した。研究チームは、地球の組成の指紋のような物体の色と大きさを測定し、その軌道を決定した。

連携した観察により、チームは 2 つの異なるタイプの TNO を研究しました。最初の「コールド」動的 TNO は、太陽系面内の太陽の周りの比較的円形の主軌道上にあります。 2 番目のタイプである動的「ホット」 TNO は、天​​王星と海王星の現在の位置の間に形成されましたが、太陽系の歴史の初期に外側の巨大ガス惑星が移動したときに、現在の位置まで外側に押しやられました。現在、彼らは高度に楕円軌道を描いて暮らしており、太陽系の面に出入りしています。

これらの観測が行われる前、天文学者は、高温個体群と低温個体群の両方からの小さな TNO が複数回の衝突を起こし、より大きな TNO に比べてその表面が変化すると考えていました。しかし、観察結果はそうではありませんでした。その代わりに、小さな体は大きな体に似ています。これは、衝突によってレベルが大きく変化しないことを意味します。おそらく、衝突が予想よりも少ないため、または TNO が初期の衝突前の構成を保持しているためと思われます。チームはまだこの謎を解明しようと努めています。

「衝撃と断片化によって表面の組成が変化するシナリオを想像することができます。そうすると、大きなTNOと比較して小さなTNOの表面の色が異なることがわかります。したがって、最も小さな物体が何らかの形でそれらがどのように形成されたかの歴史を『記憶』し、保存していることを見るのは非常に興味深いです」とノースA大学は述べた。 色と構成の研究。

「これらのダイナミックな『ホット』TNOは、それ以来軌道を周回しているにもかかわらず、発祥の地での特徴を保っています」と共著者である北アリゾナ大学のデイビッド・トリリング氏は述べた。

「高温」個体群と「低温」個体群はどちらも、形成されたときと同じ色を保っているように見え、太陽系誕生後もほとんど変化がありません。

ウェッブのデータにより、研究者は各サイズの物体の数を測定することもできました。彼らは、両方の集団の全体的なサイズ分布が驚くほど類似していることを発見しました。

マリエル・ビクトリア大学の候補者は、「初期の太陽系の異なる地域で形成されたにもかかわらず、惑星形成の過程で寒冷地と温暖地に同じ分布が生じることは非常に興味深い。この過程は円盤の状態に影響されず、円盤が高温か低温か、密度が高いか膨らんでいるかに関係なく、同じ大きさの惑星を生成すると思われる」と述べた。 サイズ分布の研究。

研究者らはまた、惑星形成のいくつかのモデルに基づいて予想したよりも、これらの非常に小さな天体の数が少ないことを発見した。ウェッブは、27 個の著しく暗い新しい TNO を発見しました。そのうちの 1 つは非常に暗いので、地球に立って月で小さなホタルの群れを見るのと同等です。彼らが観測した最小のものは直径約3マイル（5キロメートル）で、地球上で最も感度の高い望遠鏡で検出できるものよりも約5倍小さい。

このプロジェクトは、これらの TNO を検出して特徴づけるハッブルとウェッブの研究なしには不可能でした。ハッブルの可視光とウェッブの赤外線の感度により、宇宙望遠鏡は単独で得られるよりも多くの洞察を提供します。

ハッブル宇宙望遠鏡は 30 年以上運用されており、宇宙についての基本的な理解を形作る画期的な発見をし続けています。ハッブルはNASAとESA（欧州宇宙機関）の国際共同プロジェクトです。メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センターは、望遠鏡とミッションの運用を管理しています。デンバーに拠点を置くロッキード・マーティン・スペースもゴダードでのミッション運用を支援している。ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所は、天文学研究大学協会によって管理されており、NASA のためにハッブル科学の運用を行っています。

ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、世界初の科学宇宙観測所です。ウェッブは、太陽系の謎を解き明かし、他の星の周囲の遠い世界を観察し、私たちの宇宙の構造と起源、そしてその中での私たちの位置を調べます。 Webb は、NASA とそのパートナーである ESA (欧州宇宙機関) および CSA (カナダ宇宙機関) が主導する国際プログラムです。

NASA の宇宙望遠鏡について詳しくは、次のサイトをご覧ください。
https://science.nasa.gov/universe