ケンタウルス（太陽系の小さな天体）

惑星天文学において、ケンタウルス族は、木星と海王星の間を公転し、1つ以上の巨大惑星の軌道と交差する太陽系の小天体である。ケンタウルス族は、このため一般に軌道が不安定で、そのほとんどすべての軌道の動的寿命はわずか数百万年であるが、^[1] 514107 Kaʻepaokaʻawelaという1つのケンタウルス族が知られており、これは安定した（ただし逆行）軌道上にある可能性がある。^{[2] [注 1]ケンタウルス族は、通常、}小惑星と彗星の両方の特徴を示す。ケンタウルス族は、馬と人間の混血である神話上のケンタウルス族にちなんで名付けられている。観測では大きな物体に偏るため、ケンタウルス族の総数を決定することは困難である。太陽系内の直径1km以上のケンタウロス族の数は、44,000個^[1]から10,000,000個以上と推定されています。^{[4] [5]}

ジェット推進研究所の定義とここで使用されている定義によれば、最初に発見されたケンタウルス族は 1920 年の944 Hidalgoである。しかし、1977 年に2060 Chironが発見されるまで、ケンタウルス族は別個の種族として認識されていなかった。確認されている最大のケンタウルス族は10199 Charikloで、直径 260 キロメートルで中型メインベルト小惑星と同程度の大きさであり、環系を持つことが知られている。1997 年に発見された。

ケンタウルス族は間近で撮影されたことはないが、 2004年にカッシーニ探査機によって撮影された土星の衛星フェーベは、カイパーベルトで発生したケンタウルス族が捕獲された可能性があるという証拠がある。^[6]さらに、ハッブル宇宙望遠鏡は、8405アスボラスの表面の特徴に関する情報をいくつか収集した。

ケレスは外惑星の領域で発生した可能性があり^[7]、そうだとすれば元ケンタウロス族と考えられるかもしれないが、今日見られるケンタウロス族はすべて他の場所で発生したものである。

ケンタウルス族のような軌道をとることが知られている天体のうち、約30個が彗星のような塵のコマを示すことが見つかっており、2060 キロン、60558 エケクルス、29P/シュヴァスマン・ヴァッハマン1の3つは、木星を完全に超えた軌道で検出可能なレベルの揮発性物質の生成を示しています。^{[8]そのため、キロンとエケクルスはケンタウルス族と彗星の両方に分類されていますが、シュヴァスマン・ヴァッハマン1は常に彗星の指定を保持しています。52872}オキルホエなどの他のケンタウルス族は、コマを示していると疑われています。太陽に十分近い場所で摂動を受けたケンタウルス族は、彗星になると予想されています。

ケンタウルス族は、近日点または軌道長半径が外惑星の間（木星と海王星の間）にある。この領域の軌道は本質的に長期的に不安定であるため、現在はどの惑星の軌道も横切っていない2000 GM ₁₃₇や2001 XZ ₂₅₅などのケンタウルス族でさえ、徐々に軌道が変わり、 1つ以上の巨大惑星の軌道を横切り始めるまで摂動を受ける。 ^[1]天文学者の中には、外惑星の領域に軌道長半径を持つ天体のみをケンタウルス族とみなす者もいるが、その領域に近日点を持つ天体であればどれも同様に軌道が不安定であるため、ケンタウルス族とみなす者もいる。

しかし、軌道要素の特定の値に基づいて、境界天体を分類するための基準は機関ごとに異なります。

• 小惑星センター（MPC）は、ケンタウルス族を、近日点が木星の軌道（5.2 AU < q）を超え、半長径が海王星の長径（a < 30.1 AU）よりも短いものと定義しています。 [ 9 ]しかし、今日で^は、MPCはケンタウルス族と散乱円盤天体を1つのグループとして一緒にリストすることがよくあります。
• ジェット推進研究所（JPL）も同様にケンタウルス族の半径aを木星と海王星の半径aの中間（ 5.5AU≤a≤30.1AU）と定義している。[ ^10]
• 対照的に、Deep Ecliptic Survey (DES) は、動的分類法を使用してケンタウルス族を定義しています。これらの分類は、現在の軌道を 1000 万年にわたって拡張した場合の挙動のシミュレーションによる変化に基づいています。DES では、シミュレーション中の任意の時点で瞬間的な (接触する) 近日点が海王星の接触する半長軸よりも短い非共鳴天体としてケンタウルス族を定義しています。この定義は、惑星横断軌道と同義であり、現在の軌道での寿命が比較的短いことを示唆することを意図しています。^[11]
• コレクション「海王星以遠の太陽系」（2008年）では、木星と海王星の軌道長半径の中間で、木星相対ティセランパラメータが3.05を超える天体をケンタウルス族と定義し、木星相対ティセランパラメータがこれより小さく、カイパーベルト天体を除外するために土星までの中間点（ q ≤ 7.35 AU）で任意の近日点カットオフを持つ天体を木星族彗星と分類し、海王星よりも大きな軌道長半径を持つ不安定な軌道上にある天体を散乱円盤のメンバーと分類している。^[12]
• 他の天文学者は、ケンタウルス族を、海王星の軌道の内側にある近日点と共鳴せず、今後1000万年以内にガス巨星のヒル球を横切る可能性が高いと示される天体と定義することを好みます。 ^[13]そのため、ケンタウルス族は内側に散乱し、一般的な散乱円盤天体よりも強く相互作用し、より速く散乱する天体と考えることができます。
• JPL小天体データベースには452個のケンタウルス族天体がリストされている 。 ^[14]さらに、近日点が天王星の軌道（q ≤ 19.2 AU ）よりも近い海王星外天体（海王星よりも長半径が長い、つまり30.1 AU ≤ a ）が116個ある。^[15]

Gladman & Marsden (2008) ^[12]の基準では、いくつかの天体が木星族彗星となる。エケクルス( q = 5.8 AU、T _J = 3.03 ) とオキルホエ( q = 5.8 AU、T _J = 2.95 ) は、どちらも伝統的にケンタウルス族に分類されている。伝統的に小惑星と考えられていたが、JPL によってケンタウルス族に分類されたイダルゴ( q = 1.95 AU、T _J = 2.07 ) も木星族彗星に分類が変更される。シュヴァスマン・ヴァッハマン 1 ( q = 5.72 AU、T _J = 2.99 ) は、使用される定義に応じてケンタウルス族と木星族彗星の両方に分類されている。

分類方法の違いに挟まれた他の天体としては、(44594) 1999 OX 3があります。これは、半長半径が 32 AU ですが、天王星と海王星の両方の軌道を横切っています。Deep Ecliptic Survey (DES) では、外側のケンタウルス族としてリストされています。内側のケンタウルス族の中では、近日点距離が木星に非常に近い(434620) 2005 VD が、JPL と DES の両方でケンタウルス族としてリストされています。

カイパーベルト天体のケンタウルス族領域での進化に関する最近の軌道シミュレーション^{[4]では、5.4 AU から 7.8 AU の間に短命の「}軌道ゲートウェイ」が特定され、全​​ケンタウルス族の 21% がここを通過し、その中には木星族の彗星になるケンタウルス族の 72% が含まれる。この領域を占めていることがわかっている天体は29P/Schwassmann-Wachmann、P/2010 TO20 LINEAR-Grauer、P/2008 CL94 Lemmon、2016 LN8 の 4 つだが、シミュレーションによると、半径 1 km を超える未検出の天体が約 1000 個ある可能性がある。このゲートウェイ領域の天体は著しい活動を示すことがあり^{[16] [17]}、ケンタウルス族と木星族の彗星の区別をさらに曖昧にする重要な進化の遷移状態にある。

国際天文学連合の小天体命名委員会は、この議論のいずれの側にも正式には加わっていない。その代わり、小天体命名規則として、次のような命名規則を採用した。小天体と彗星の間のケンタウルス族のような遷移軌道にふさわしく、「不安定で非共鳴で巨大惑星を横切る軌道にあり、長半径が海王星より大きい天体」は、他のハイブリッドで形を変える神話上の生き物にちなんで命名される。これまでのところ、この新しい規則に従って命名されたのは、連星系であるケトとフォルキス、テュポンとエキドナのみである。 ^[18]

マイク・ブラウンのウェブサイトによると、準惑星の可能性があるケンタウルス族の直径測定済み天体としては、10199カリクロ、(523727) 2014 NW 65、2060カイロンなどがある。^[19]

この図は、惑星の軌道との関係で、既知のケンタウルス族の軌道を示しています。選択された天体については、軌道の離心率は赤い線で表されます (近日点から遠日点まで伸びています)。

ケンタウロス族の軌道は、非常に離心率が高いもの（フォロス、アスボルス、アミュコス、ネッソス）から、より円形に近いもの（カリクロー、土星を横切る テレウスとオキルロエ）まで、幅広い離心率を示しています。

軌道パラメータの範囲を説明するために、図には非常に珍しい軌道を持ついくつかのオブジェクトが黄色でプロットされています。

• 1999 XS 35（アポロ小惑星）は、極端に偏心した軌道（ e = 0.947 ）を描いており、地球の軌道（0.94 AU）の内側から海王星をはるかに超えたところ（ > 34 AU）まで進んでいます。
• 2007 TB _434は準円軌道を描いている（e < 0.026）。
• 2001 XZ _{255 は}傾斜が最も低くなっています( i < 3° )。
• 2004 YH _{32 は}、極端に順行傾斜角( i > 60° )を持つ少数のケンタウルス族の 1 つです。この天体は、非常に傾斜角の大きい軌道 ( 79° ) をたどるため、太陽から小惑星帯の距離から土星の距離を越える距離まで進みますが、その軌道を木星の軌道面に投影すると、木星まで到達しません。

12 個以上のケンタウルス族が逆行軌道を描いていることが知られています。その軌道傾斜角は中程度 (例:ディオレツァの 160° ) から極端なもの ( i < 120°、例: (342842) 2008 YB 3の 105° ^[20] ) まであります。これらの高軌道傾斜の逆行ケンタウルス族のうち 17 個は、星間起源であると議論されています。^{[21] [22] [23]}

ケンタウルス族は軌道共鳴によって保護されていないため、その軌道は10 ⁶ - ^{10 7} 年のタイムスケールで不安定になります。^[25]たとえば、55576 Amycus は天王星の 3:4 共鳴付近の不安定な軌道にあります。^{[1]軌道の力学的研究によると、ケンタウルス族であることは、}カイパーベルトから木星族の短周期彗星に移行する天体の中間軌道状態である可能性が高いことが示されています。(679997) 2023 RB は、 2201 年に土星に接近することで軌道が著しく変化します。

天体はカイパーベルトから摂動を受け、海王星を横切るようになり、その惑星と重力的に相互作用する（起源の理論を参照）。その後、それらはケンタウルス族に分類されるが、その軌道は無秩序であり、ケンタウルス族が1つ以上の外惑星に繰り返し接近するにつれて比較的急速に進化する。一部のケンタウルス族は木星を横切る軌道に進化し、その近日点が太陽系の内部に縮小され、彗星活動を示す場合は木星族の活動彗星として再分類される可能性がある。したがって、ケンタウルス族は最終的に太陽または惑星に衝突するか、または惑星、特に木星に接近した後に星間空間に放出される可能性がある。

準惑星や小惑星と比較すると、ケンタウルス族は比較的小さく距離も遠いため、表面を遠隔観測することはできないが、色指数やスペクトルから表面組成に関する手がかりが得られ、天体の起源について理解できる。^[25]

ケンタウルス族の色は非常に多様で、表面構成の単純なモデルでは説明がつきません。^[26]横の図では、色指数は青 (B)、可視 (V) (つまり緑がかった黄色)、赤 (R) のフィルターを通した物体の見かけの明るさの尺度です。この図では、色指数がわかっているすべてのケンタウルス族について、これらの違いを誇張した色で示しています。参考までに、2つの衛星トリトンとフェーベ、および火星がプロットされています (黄色のラベル、サイズは実寸ではありません)。

ケンタウロスは 2 つのクラスに分類されるようです。

• 非常に赤い – 例えば5145 Pholus
• 青（一部の著者によると青灰色） - たとえば2060年のカイロンや2020年のMK4

この色の違いを説明する理論は数多くありますが、大きく分けて 2 つのカテゴリに分けられます。

• 色の違いはケンタウロスの起源や構成の違いから生じます（起源は下記を参照）。
• 色の違いは、放射線や彗星の活動による宇宙風化の程度の違いを反映しています。

2番目のカテゴリーの例として、フォロスの赤みがかった色は放射線を浴びた赤色有機物のマントルによるものと説明されているが、カイロンは周期的な彗星活動により氷が露出しており、青灰色の指標を与えている。しかし、活動と色の相関関係は定かではなく、活動的なケンタウロスの色の範囲は青（カイロン）から赤（166P/NEAT）に及ぶ。^[27]あるいは、フォロスはつい最近カイパーベルトから追い出されたばかりで、表面の変化プロセスはまだ起こっていない可能性もある。

デルサンティらは、放射線による赤化と衝突による赤みという複数の競合するプロセスを提案している。^{[28] [29]}

スペクトルの解釈は、粒子のサイズやその他の要因に関連して曖昧になることが多いですが、スペクトルは表面の構成についての洞察を提供します。色と同様に、観察されたスペクトルは、表面のさまざまなモデルに適合できます。

^{水の氷の痕跡は、いくつかのケンタウルス族の惑星[25]}（2060 キロン、10199 カリクロー、5145 フォロスなど）で確認されています。水の氷の痕跡に加えて、他の多くのモデルが提唱されています。

• カリクロの表面は、ソリン（タイタンやトリトンで検出されたものと同じ）と非晶質 炭素の混合物であると考えられています。
• フォラスはタイタンのようなソリン、カーボンブラック、オリビン^[30]、メタノール氷の混合物で覆われていると示唆されている。
• 52872 Okyrhoeの表面は、ケロゲン、カンラン石、および少量の水氷の混合物であると考えられています。
• 8405 アスボラスは、 15% のトリトンのようなソリン、8% のタイタンのようなソリン、37% の非晶質炭素、および 40% の氷のソリンの混合物であると示唆されています。

カイロンは最も複雑であるように思われる。観測されたスペクトルは観測期間によって変化する。活動が低い時期には水氷の痕跡が検出され、活動が活発な時期には消えた。^{[31] [32] [33]}

1988年と1989年に近日点付近で行われたキロンの観測では、コマ（表面から蒸発するガスと塵の雲）が見られることがわかった。そのため、キロンは今では公式には小惑星と彗星の両方に分類されているが、典型的な彗星よりもはるかに大きく、いまだに論争が続いている。他のケンタウルス族も彗星のような活動が監視されており、これまでに60558 エケクルスと166P/NEATの2つがそのような活動を示している。166P/NEATはコマを呈しているときに発見されたため、ケンタウルス族の軌道ではあるものの彗星に分類されている。60558エケクルスはコマを呈していない状態で発見されたが、最近活動的になったため^[35]、これも現在は彗星と小惑星の両方に分類されている。全体として、活動が検出されているケンタウルス族は約30個あり、活動している個体群は近日点距離が短い天体に集中している。^[36]

60558エケクルス^[8] とカイロン ^[37]では微量の一酸化炭素が検出されており、そこから算出されたCO生成率は観測されたコマを説明するのに十分であると計算された。60558エケクルスとカイロンの両方から算出されたCO生成率は、ケンタウルス族に分類されることの多い別の遠方活動彗星である29P/シュヴァスマン・ヴァッハマン^[16]で通常観測される値よりも大幅に低い。

ケンタウルス族と彗星の間には明確な軌道の区別はない。29P /シュヴァスマン・ヴァッハマンと39P/オテルマはどちらも典型的なケンタウルス族の軌道を持っているため、ケンタウルス族と呼ばれている。39P/オテルマ彗星は現在は活動しておらず、1963年に木星によってケンタウルス族の軌道に乱される前にのみ活動しているように見えた。^[38]暗い38P/ステファン・オテルマ彗星は、木星の軌道の5AUを超える近日点距離を持っていたとしても、おそらくコマを示さないだろう。2200年までに、78P/ゲーレルス彗星はおそらくケンタウルス族のような軌道に外向きに移動するだろう。^[要出典]

これらのキロンとカリクロの光度曲線の周期図解析では、それぞれ5.5±0.4時間と7.0±0.6時間という自転周期が得られた。^[39]

ケンタウルス族の直径は数百キロメートルにも達する。最大のケンタウルス族は直径300キロメートルを超え、主に20AUを超える距離に生息している。 [ ^40]

ケンタウロスの起源に関する研究は近年盛んに行われているが、物理的データが限られているため結論はまだ出ていない。ケンタウロスの起源については、さまざまなモデルが提唱されている。

シミュレーションによると、カイパーベルト天体の軌道が摂動を受け、その結果、天体がケンタウルス族に追い出される可能性がある。散乱円盤天体は、そのような追い出しの力学的に最も適した候補である（たとえば、ケンタウルス族は、カイパーベルトから内側に摂動を受けた「内側」の散乱円盤天体の一部である可能性がある）が、その色はケンタウルス族の二色の性質に合わない。プルティノは、同様の二色の性質を示すカイパーベルト天体の一種であり、冥王星による摂動により、すべてのプルティノの軌道が当初考えられていたほど安定しているわけではないという示唆がある。^{[41]カイパーベルト}天体 に関するより多くの物理的データにより、さらなる発展が期待される。

いくつかのケンタウルス族は、おそらく木星との接近遭遇中に引き起こされた断片化エピソードに起源を持つ可能性があります。^{[42]ケンタウルス族の}2020 MK4 、P/2008 CL94（レモン）、P/2010 TO20（リニア-グラウアー）の軌道は、最初に発見されたケンタウルス族である29P/シュヴァスマン-ヴァッハマン彗星の軌道に近く、活動時にいずれかの天体が29Pのコマを横切る接近遭遇が発生する可能性があります。^[42]

少なくとも1つのケンタウルス族、2013 VZ _70は、衝突、断片化、または潮汐破壊によって土星の不規則衛星群に起源を持つ可能性がある。^[43]

• 小惑星
• 準惑星

ウィキメディア・コモンズには、ケンタウルス族（小惑星）に関連するメディアがあります。

• ケンタウルス族と散乱円盤天体のリスト
• 天体生物学百科事典のケンタウロス 天文学と宇宙飛行
• ホーナー、ジョナサン; リカウカ、パトリック・ソフィア( 2010)。「惑星トロヤ群 – 短周期彗星の主な発生源?」国際宇宙生物学ジャーナル。9 (4): 227–234。arXiv : 1007.2541。Bibcode : 2010IJAsB ... 9..227H。doi :10.1017/S1473550410000212。S2CID 53982616  。
• NASA の WISE が謎のケンタウルス族が彗星である可能性を発見 (2013)