星間天体

星間天体とは、恒星に重力的に束縛されていない、星間空間にある天体のことです。この用語は、一部の小惑星、一部の彗星、浮遊惑星などを含む天体に使用されますが、恒星や恒星残骸には使用されません。星間天体はかつては主星に束縛されていたと考えられますが、その後束縛から解放されました。惑星やより小さな天体（微惑星）が主星から束縛から解放される原因となるプロセスは様々です。^{[ 1 ]}

この用語は、星間軌道上にあるが一時的に恒星の近くを通過する天体、例えば一部の小惑星や彗星（つまり、系外小惑星や系外彗星^{[ 2 ] [ 3 ]}）にも適用される。この場合、その天体は星間侵入者と呼ばれることがある。^{[ 4 ]}太陽系内で観測された天体は、著しい双曲線過剰速度を持つことから、太陽系で発生したものではないことを示しているため、星間侵入者として識別される。

最初に発見された恒星間天体は、元の恒星系から弾き出された放浪惑星（例えば、 OTS 44やCha 110913−773444 ）であったが、恒星と同様に星間空間で形成された惑星質量を持つ準褐色矮星と区別するのは難しい。

2025年現在これまでに、太陽系を通過する3つの恒星間天体が発見されています。2017年に1I/ʻOumuamua 、2019年に2I/Borisov、 2025年に3I/ATLASです。接頭辞「1I」は、確認された最初の恒星間侵入者、「2I」は2番目、といった具合です。太陽系で観測された恒星間侵入者は地球外宇宙船であるという憶測がありますが、現在、そのような主張が妥当であるという証拠はありません。^{[ 5 ]}

ベータ・ピクトリスのデブリ円盤からの物質は、太陽系における星間微小隕石の主要な発生源であると考えられている。 ^{[ 6 ]}

太陽系で初めて恒星間天体が発見されたことを受け、国際天文学連合（IAU）は、彗星の番号付けシステムと同様に、恒星間天体に対する新たな小天体番号シリーズであるI番号を提案した。小惑星センターが番号を割り当てる。恒星間天体の暫定的な名称は、必要に応じてC/またはA/の接頭辞（彗星または小惑星）を使用して処理される。^{[ 7 ]}

天文学者たちは、毎年数個の太陽系外起源の恒星間天体（ʻOumuamuaなど）が地球の軌道の内側を通過していると推定しており^{[ 13 ]} 、また、任意の日には10,000個が海王星の軌道の内側を通過していると推定している^{[ 14 ]} 。 恒星間彗星は時折、太陽系の内側を通過し^{[ 2 ]} 、ランダムな速度で接近するが、太陽系が太陽の頂点と呼ばれる方向に移動しているため、主にヘルクレス座の方向から接近する^{[ 15 ]}。

オウムアムアが発見されるまで、太陽の脱出速度を超える速度を持つ彗星が観測されていなかったという事実^{[ 16 ]}が、星間空間における彗星の密度の上限を設定するために用いられていた。1986年のトーベットの論文では、密度は1立方パーセクあたり10¹³個（10兆個）以下であると示されていた^[ 17 ] ^。LINEARのデータ^を用いた他の分析では、上限は4.5 × 10⁻⁴ / AU³、つまり1立方パーセクあたり^10¹²個（1兆個）とされている^{[ 3 ]。}オウムアムアの検出後、 2017年にデイビッド・C・ジュイットらが推定したところによると、「海王星軌道の内側にある、同様の約100mスケールの星間天体の定常状態における個体数は約1 × 10個である」と予測されている。  ⁴、それぞれ約10年の滞留時間を持つ。」 ^{[ 18 ]}

オールトの雲の形成に関する現在のモデルでは、オールトの雲に残る彗星よりも星間空間に放出される彗星の方が多いと予測されており、その数は3～100倍と推定されている。^{[ 3 ]}他のシミュレーションでは、彗星の90～99%が放出されると示唆されている。^{[ 19 ]}他の恒星系で形成された彗星も同様に散逸しないと考える理由はない。^{[ 2 ]}アミール・シラージとアヴィ・ローブは、オールトの雲は太陽の誕生星団の他の恒星から放出された微惑星から形成された可能性があることを示した。^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}両研究者は、木星との接近遭遇によって軌道エネルギーを失った結果、太陽系に閉じ込められたオウムアムアのような天体の探索を提案した。^{[ 23 ] [ 24 ]}

恒星の周りを公転する天体は、第三の質量のある天体との相互作用によって放出され、恒星間天体となる可能性がある。このようなプロセスは、1980年代初頭に、当初は太陽に重力的に束縛されていたC/1980 E1が木星の近くを通過し、太陽系からの脱出速度に達するほど加速されたときに始まった。これにより、その軌道は楕円軌道から双曲線軌道に変化し、離心率1.057で当時最も離心率の高い既知の天体となった。 ^{[ 25 ]} それは恒星間空間に向かっている。

現在の観測上の困難さから、恒星間天体は通常、太陽系を通過する場合にのみ検出可能であり、その場合、強い双曲線軌道と数 km/s を超える双曲線的な過剰速度によって区別され、太陽に重力的に束縛されていないことが証明される。 ^{[ 3 ] [ 26 ]}対照的に、重力的に束縛された天体は太陽の周りを楕円軌道で公転する。（軌道が放物線に非常に近いため、重力的に束縛されているかどうかが不明な天体もいくつか存在する。）

恒星間彗星は、まれに太陽系を通過する際に太陽中心軌道に捕らえられることがある。コンピュータシミュレーションによると、彗星を捕らえるのに十分な質量を持つ惑星は木星だけであり、これは6000万年に一度の頻度で起こると予想される。^{[ 17 ]}マッハホルツ1彗星と百武C/1996 B2彗星は、そのような彗星の可能性のある例である。これらの彗星は、太陽系の彗星としては異例の化学組成を持っている。^{[ 16 ] [ 27 ]}

2018年に発表された研究によると、小惑星514107 Kaʻepaokaʻāwelaは 、木星との共軌道運動と太陽の周りを逆行する軌道運動によって証明されるように、約45億年前に捕獲されたかつての恒星間天体である可能性がある。 ^{[ 28 ]}さらに、彗星C/2018 V1（マッハホルツ・フジカワ・イワモト）は、オールトの雲起源の可能性は排除できないものの、太陽系外起源である可能性がかなり高い（72.6%）。^{[ 29 ]}ハーバード大学の天文学者は、物質、そしておそらく休眠状態の胞子が、広大な距離を越えて交換される可能性があると示唆している。^{[ 30 ]} ʻOumuamuaが太陽系内を横断していることが検出されたことで、系外惑星系との物質的なつながりの可能性が確認された。

太陽系に飛来する恒星間天体は、キロメートルサイズの天体からサブミクロンサイズの粒子まで、あらゆるサイズに及ぶ。また、恒星間塵や流星物質は、母星系からの貴重な情報も運んでいる。しかし、これらの天体を連続的なサイズで検出することは容易ではない（図を参照）。^{[ 31 ]}最小の恒星間塵粒子は電磁力によって太陽系から除去され、最大のものは、その場にある宇宙船検出器から十分な統計を得るには疎すぎる。中間サイズ（0.1～1マイクロメートル）の天体では、恒星間天体と惑星間天体の区別が困難になる場合がある。これらの天体は、速度と方向性が大きく異なる可能性がある。^{[ 32 ]}

地球の大気中で流星として観測される星間流星物質の識別は非常に困難であり、高精度の測定と適切な誤差検証が必要である。^{[ 33 ]}そうでなければ、測定誤差によって放物線に近い軌道が放物線限界を超え、双曲線粒子の人工的な集団が生み出され、それがしばしば星間起源であると解釈される可能性がある。^{[ 31 ]}

小惑星や彗星のような大きな恒星間天体は、2017年（1I/ʻOumuamua）と2019年（2I/Borisov）に太陽系で初めて検出され、Vera Rubin天文台などの新しい望遠鏡でより頻繁に検出されると予想されています。Amir SirajとAvi Loebは、Vera C. Rubin天文台が、局所静止系に対する太陽の運動による恒星間天体の分布の異方性を検出し、恒星から恒星間天体の特徴的な放出速度を特定できると予測しています。^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

2023年5月、天文学者たちは、地球近傍軌道（NEO）で他の恒星間天体が長年にわたって捕獲された可能性を報告した。^{[ 37 ] [ 38 ]}

現在の宇宙技術では、星間侵入者の高速のため、接近訪問や軌道ミッションは困難ですが、不可能ではありません。^{[ 83 ] [ 84 ]}

星間研究イニシアチブ（i4is）は、2017年にオウムアムアへのミッションの実現可能性を評価するプロジェクト・ライラを開始しました。^{[ 85 ]} 5年から25年の期間内に宇宙船をオウムアムアに送るためのいくつかのオプションが提案されました。^{[ 86 ] [ 87 ]} 1つのオプションは、まず木星フライバイを行い、次に太陽半径の3倍（2.1 × 10 ^ ⁶ km、1.3 × 10 ^ ⁶ mi）で太陽に接近フライバイを行い、オーバート効果を利用することです。^{[ 86 ]}直接インパルス軌道への遷移を仮定して、打ち上げ日に関してさまざまなミッション期間と速度要件が検討されました。  

ESAとJAXAが共同開発し、2029年に打ち上げ予定の彗星迎撃機は、太陽と地球のL2_点に配置され、適切な長周期彗星が接近して観測されるのを待つ。 ^{[ 88 ]} 3年間の運用期間中に適切な彗星が見つからなければ、探査機は短時間で到達可能な恒星間天体を迎撃する任務を負う可能性がある。^{[ 89 ]}

• 世界的な壊滅的リスク– 想定される世界規模の災害リスク 
• 双曲軌道小惑星– 太陽の周りを公転しない天体 
• 太陽系を離れる人工物体のリスト
• 双曲線彗星のリスト– 太陽を周回していない可能性のある彗星 軌道変更目標の簡単な説明を表示するページ 
• 太陽系天体の最大遠日点順リスト
• 暴走ブラックホール– 星間または銀河間天体 

• Engelhardt, Toni; Jedicke, Robert; Vereš, Peter; Fitzsimmons, Alan; Denneau, Larry; Beshore, Ed; Meinke, Bonnie (2017). "An Observational Upper Limit on the Interstellar Number Density of Asteroids and Comets" . The Astronomical Journal . 153 (3): 133. arXiv : 1702.02237 . Bibcode : 2017AJ....153..133E . doi : 10.3847/1538-3881/aa5c8a . S2CID 54893830 .