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核は彗星の中心部にある固体で、以前はダーティスノーボールまたはアイシーダートボールと呼ばれていました。彗星の核は岩石、塵、凍ったガスで構成されています。太陽によって加熱されると、ガスは昇華し、核の周囲にコマと呼ばれる大気を生成します。太陽の放射圧と太陽風によってコマに及ぼされる力により、太陽から遠ざかる巨大な尾が形成されます。典型的な彗星の核のアルベドは0.04です。[1]これは石炭よりも黒く、塵に覆われていることが原因である可能性があります。[2]
ロゼッタとフィラエ探査機の結果によると、 67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の核には磁場がないこと、つまり磁気が微惑星の初期形成に役割を果たさなかった可能性があることが示されています。[3] [4]さらに、ロゼッタのALICE分光器は、彗星核からコマに放出された水と二酸化炭素分子の分解は、これまで考えられていた太陽からの光子ではなく、太陽放射による水分子の光電離によって生成された電子（彗星核の上空1 km（0.62マイル）以内）によるものであることを突き止めました。[5] [6] 2015年7月30日、科学者らは、 2014年11月にチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に着陸したフィラエ宇宙船が少なくとも16種の有機化合物を検出し、そのうち4種（アセトアミド、アセトン、メチルイソシアネート、プロピオンアルデヒドなど）が彗星で初めて検出されたと報告した。[7] [8] [9]
パラダイム
彗星の核は、約 1 km から時には数十 km あり、望遠鏡では解像できません。現在の巨大な望遠鏡でも、地球に接近したときに核がコマによって隠されていないと仮定すると、ターゲットに数ピクセルしか映りません。コマ現象に対する核の理解は、複数の証拠から導き出されなければなりませんでした。
「空飛ぶ砂州」
1800年代後半に初めて提唱された「空飛ぶ砂州」モデルは、彗星を個別の物体ではなく、天体の群れであると仮定している。活動とは、揮発性物質と集団メンバーの両方の損失である。[10]このモデルは、起源とともに、20世紀半ばにレイモンド・リトルトンによって支持された。太陽が星間星雲を通過すると、物質は後流渦に凝集する。一部は失われるが、一部は太陽中心軌道に残る。弱い捕獲は、長く、偏心し、傾斜した彗星軌道を説明した。氷自体は存在せず、揮発性物質は粒子への吸着によって蓄えられた。[11] [12] [13] [14]
「汚れた雪玉」
1950年代初頭、フレッド・ローレンス・ホイップルは「氷の塊」モデルを発表しました。[15] [16]これはすぐに「汚れた雪玉」として普及しました。彗星の軌道はかなり正確に決定されていましたが、彗星は時々「予定より」数日も遅れて発見されました。初期の彗星は「エーテル」などの「抵抗媒体」、または彗星の前面に対する流星体の累積的な作用によって説明できます。 [要出典]しかし、彗星は早くも遅くも戻ってくる可能性があります。ホイップルは、非対称放出（現在では「非重力の力」）による穏やかな推進力の方が彗星のタイミングをよりよく説明できると主張しました。これには、放出源が凝集力、つまり一定の割合の揮発性物質を含む単一の固体核を持っていることが必要でした。リトルトンは1972年まで飛行砂州に関する著作を発表し続けた。[17]飛行砂州の終焉を告げたのはハレー彗星だった。ベガ2号とジョットの画像には、少数のジェットから放射する単一の天体が写っていた。[18] [19]
「氷のダートボール」
彗星の核が凍った雪玉として想像できるようになってから、かなり時間が経っている。[20]ホイップルはすでに、地殻と内部が別々であると仮定していた。1986年のハレー彗星の出現前は、露出した氷の表面は、コマの後ろであっても、ある程度の寿命があると考えられていた。ハレー彗星の核は、ガスの選択的破壊/放出と耐火物の保持のため、明るくなく暗いと予測されていた。 [21] [22] [23] [24]ダストマントリングという用語は、35年以上前から一般的に使用されている。[25]
ハレー彗星の観測結果は、これらをも上回った。彗星は単に暗いだけでなく、太陽系で最も暗い天体の一つである[26]さらに、これまでの塵の推定値は大幅に過小評価されていた。細かい粒子も大きな小石も宇宙船の検出器には現れたが、地上の望遠鏡には現れなかった。揮発性成分には、水やその他のガスだけでなく有機物も含まれていた。塵と氷の比率は、考えられていたよりもはるかに近いようだった。極めて低い密度 (0.1～0.5 g cm-3) が導き出された[27] 。核は依然として大部分が氷であると想定されていたが[18] 、おそらく圧倒的にそうだった。[19]
現代理論
3 回のランデブー ミッション以外にも、ハレーがその一例です。ハレーの不利な軌道は、一時、極度のスピードで短時間フライバイを引き起こしました。ミッションの頻度が増すと、より高度な機器を使用してターゲットのサンプルが広がりました。偶然にも、シューメーカー レヴィ 9 号やシュヴァスマン ワッハマン 3 号の崩壊などのイベントは、人類の理解をさらに深めるのに貢献しました。
密度は非常に低く、約0.6 g cm3であることが確認された。彗星は非常に多孔質であり[28]、ミクロ[29]およびマクロスケールで脆弱であった[30] 。
耐火物と氷の比率ははるかに高く、[31]少なくとも3:1、[32]おそらく約5:1、[33]約6:1、[34] [25]以上です。[35] [36] [37]
これはダーティ・スノーボール・モデルからの完全な逆転である。ロゼッタ科学チームは、微量の氷を含む鉱物と有機物を指す「鉱物有機物」という用語を作り出した。[35]
マンクス彗星、ダモクロイド、活動小惑星は、これら2 つのカテゴリの天体を区別する 明確な境界線が存在しない可能性があることを示しています。
起源
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彗星、またはその前駆物質は、おそらく惑星形成の数百万年前に太陽系の外縁部で形成された。[38]彗星がどのように、いつ形成されたかは議論されており、太陽系の形成、力学、地質学に明確な影響を与えている。3次元コンピュータシミュレーションによると、彗星核に見られる主要な構造的特徴は、弱い微彗星の低速集積によって説明できる。[39] [40]現在支持されている生成メカニズムは星雲仮説であり、彗星はおそらく惑星が成長した元の微惑星の「構成要素」の残骸であるとしている。[41] [42] [43]
天文学者は、彗星はオールトの雲、散乱円盤、[44]、そして外側のメインベルトから発生すると考えています。[45] [46] [47]
サイズ
ほとんどの彗星の核の直径は16キロメートル（10マイル）以下であると考えられています。[48]土星の軌道内に入った最大の彗星は、 95P/カイロン（≈200 km）、C/2002 VQ94（リニア）（≈100 km）、1729彗星（≈100 km）、ヘール・ボップ（≈60 km）、29P（≈60 km）、109P/スイフト・タットル（≈26 km）、および28P/ノイミン（≈21 km）です。
ハレー彗星のジャガイモ型の核（15×8×8km）[48] [49]には、同量の氷と塵が含まれています。
2001年9月のフライバイ中に、ディープ・スペース1宇宙船はボレリー彗星の核を観測し、それがハレー彗星の核の約半分の大きさ（8×4×4 km）[50]であることを発見しました。 [48]ボレリー彗星の核もジャガイモの形をしており、表面は暗黒色でした。[48]ハレー彗星と同様に、ボレリー彗星は地殻の穴によって氷が太陽光にさらされた小さな領域からのみガスを放出しました。
ヘール・ボップ彗星の核の直径は60±20kmと推定された。[51]ヘール・ボップ彗星は、その異常に大きな核が大量の塵とガスを放出していたため、肉眼でも明るく見えた。
P/2007 R5の核の直径はおそらく100～200メートル程度である。[52]
最大のケンタウルス族（不安定、惑星横断、氷の小惑星）は、直径が 250 ～ 300 km と推定されています。最大の 3 つは、10199 カリクロ（258 km）、2060 カイロン（230 km）、および(523727) 2014 NW 65（≈220 km）です。
既知の彗星の平均密度は0.6 g /cm 3と推定されている。[53]以下は、大きさ、密度、質量が推定されている彗星の一覧である。
構成
かつては水氷が核の主成分であると考えられていた。[60]ダーティスノーボールモデルでは、氷が後退すると塵が放出される。[61]これに基づくと、ハレー彗星の核の約80％は水氷で、凍った一酸化炭素（CO）がさらに15％を占める。残りの多くは凍った二酸化炭素、メタン、アンモニアである。[48]科学者は、他の彗星も化学的にハレー彗星に似ていると考えている。ハレー彗星の核も非常に暗い黒色である。科学者は、彗星、そしておそらく他のほとんどの彗星の表面は、氷の大部分を覆う塵と岩の黒い地殻で覆われていると考えている。これらの彗星は、この地殻の穴が太陽に向かって回転し、内部の氷が暖かい太陽光にさらされたときにのみガスを放出する。[要出典]
この仮定はハレー彗星の観測から単純であることが証明された。コマの組成は核の組成を反映していない。活動によって揮発性物質が選ばれ、重質有機分画を含む難溶性物質が選ばれないからである。[62] [63]我々の理解は主に岩石から成り立っているという方向に進んでいる。[64]最近の推定では、典型的な核の質量のわずか20～30%が水であるとされている。[65] [66] [61]むしろ、彗星は主に有機物と鉱物から成り立っている。[67]チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星とアロコス彗星のデータ、および集積に関する実験室実験から、難溶性物質と氷の比率が1未満になることはあり得ない可能性が示唆されている。[68]
ロゼッタ計画によって判明したチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の水蒸気の組成は、地球上のものとは大きく異なっている。彗星の水に含まれる重水素と水素の比率は、地球上の水の3倍であることが判明した。このことから、地球上の水がチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星のような彗星から来た可能性は低い。[69] [70]
オーガニック
「失われた炭素」[71] [72]
構造
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67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星では、発生した水蒸気の一部は核から逃げるかもしれないが、その80%は表面下の層で再凝縮する。[73]この観察結果は、表面近くに露出している薄い氷に富んだ層は彗星の活動と進化の結果である可能性があり、地球全体の層状化は必ずしも彗星の形成史の初期に起こるわけではないことを示唆している。[73] [74]
フィラエ着陸機が67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星に実施した測定によると、塵の層の厚さは20cm（7.9インチ）にもなる可能性がある。その下には硬い氷、または氷と塵の混合物がある。多孔性は彗星の中心に向かって増加するように見える。[75]ほとんどの科学者は、すべての証拠が彗星の核の構造が前世代の小さな氷惑星微体が処理された瓦礫の山であることを示していると考えていたが、 [76]ロゼッタミッションは、彗星が異なる物質の「瓦礫の山」であるという考えを払拭した。[77] [78] [疑わしい–議論する]ロゼッタミッションは、彗星が異なる物質の「瓦礫の山」である可能性があることを示した。[79]形成中および直後の衝突環境に関するデータは決定的ではなかった。[80] [81] [82]
分割
いくつかの彗星の核は壊れやすい可能性があり、これは彗星が分裂する観測によって裏付けられている。[48]分裂した彗星には、1846年の3D/ビエラ、1992年のシューメーカー・レヴィ第9彗星、[83] 1995年から2006年の73P/シュヴァスマン・ヴァッハマン彗星などがある。 [84]ギリシャの歴史家エフォロスは、紀元前372年から373年の冬に彗星が分裂したと報告している。[85]彗星は、熱応力、内部ガス圧、または衝突により分裂すると考えられている。[86]
42P/ノイミン彗星と53P/ファン・ビースブローク彗星は、親彗星の破片であると思われる。数値積分により、両彗星は1850年1月に木星にかなり接近しており、1850年以前は2つの軌道はほぼ同じであったことがわかった。[87]
アルベド
彗星の核は、太陽系に存在する最も暗い天体の一つである。ジョット探査機は、ハレー彗星の核が降り注ぐ光の約4%を反射することを発見し、 [88]ディープ・スペース1号は、ボレリー彗星の表面が降り注ぐ光のわずか2.5～3.0%を反射することを発見した。 [88]比較すると、新鮮なアスファルトは、降り注ぐ光の7%を反射する。複雑な有機化合物が暗い表面物質であると考えられている。太陽熱によって揮発性化合物が追い出され、タールや原油のような非常に暗い傾向がある重くて長い鎖の有機物が残る。彗星の表面は暗いため、ガス放出に必要な熱を吸収することができる。
地球近傍小惑星のおよそ6%は、もはやガス放出を経験していない絶滅した彗星の核（絶滅した彗星を参照）であると考えられています。 [89]この低いアルベドを持つ地球近傍小惑星には、14827ヒュプノスと3552ドンキホーテがあります。[疑わしい-議論]
発見と探検
彗星の核に比較的接近した最初のミッションは、宇宙探査機ジョットでした。[90]核が596 kmまで接近し、これほど近い距離で撮影されたのはこれが初めてでした。[90]データは驚くべきもので、初めてジェット、低アルベド表面、有機化合物を示しました。[90] [91]
接近中、ジョットは少なくとも12,000回の粒子衝突を受けたが、その中にはダルムシュタットとの通信を一時的に途絶えた1グラムの破片も含まれていた。[90]ハレー彗星は7つのジェットから毎秒3トンの物質を放出していると計算されており[92]、長期間にわたって揺れ動いていた。[2]ハレー彗星の後に グリッグ・シェレルプ彗星の核が訪問され、ジョットは100～200kmに接近した。[90]
ロゼッタとフィラエ探査機の結果によると、 67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の核には磁場がないこと、つまり磁気が微惑星の初期形成に役割を果たさなかった可能性があることが示唆されている。[ 3] [4] さらに、ロゼッタのALICE分光器は、彗星核からコマに放出された水と二酸化炭素分子の分解は、これまで考えられていた太陽からの光子ではなく、太陽放射による水分子の光電離によって生成された電子（彗星核の上空1 km（0.62マイル）以内）によるものであることを突き止めた。[5] [6]
すでに訪問された彗星は以下のとおりです。
- ハレー彗星
- 26P/グリッグ・シェレルプ
- テンペル1（衝突物も衝突）
- 19P/ボレリー
- 81P/ワイルド
- 103P/ハートリー
- C/2013 A1 (サイディングスプリング) -火星探査機との予定外の遭遇
- 67P/チュリュモフ – ゲラシメンコ(同じく着陸)
参照
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Tempel 1: 球の直径6.25 km、球の体積を使用して、密度0.62 g/cm 3で、質量は7.9E + 13 kgになります。
19P / Borrelly: 8x4x4kmの楕円体の体積を使用して、0.3 g/cm 3の密度から、質量は2.0E + 13 kgになります。 81P / Wild: 5.5x4.0x3.3 kmの楕円体の体積
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外部リンク
- ハレー彗星の核（15×8×8 km）
- ヴィルト2彗星の核（5.5×4.0×3.3 km）
- 国際彗星季刊誌: 分裂彗星
- 67/P、Rosetta2 (ESA)