「地球外訪問者」オウムアムアは本当にエイリアンの宇宙船なのか？科学者たちは最新の答えを出した

オウムアムアはエイリアンの宇宙船ですか？科学者たちは最新の答えを出した

NASAのハッブル宇宙望遠鏡を含む観測所は、オウムアムアが彗星のようなガスの噴流から来ていると思われる、重力によらない奇妙な加速をしていることを突き止めた。動画提供元: NASA ゴダード宇宙飛行センター/カトリーナ・ジャクソン 字幕制作: Wowzha

宇宙からの奇妙な訪問者

2017年、科学者たちは、パチンコのような軌道で太陽の周りを回り、太陽系の内部を通過し、その後星間空間に飛び出した謎の小物体を発見した。これは太陽系外から来た最初の訪問者です。葉巻とパンケーキの中間のような不思議な形をしています。天文学者たちはこれをハワイ語で「遠くから来た最初の使者」を意味する「オウムアムア（正式名称は1I/2017 U1）」と名付けた。

オウムアムアは、既知の小惑星や彗星とは異なる特徴を持っています。ほとんどの彗星のようにコマや尾を持たず、サイズが非常に小さく、むしろ小惑星のようです。しかし、太陽から加速して遠ざかり、星間空間に飛び込むと、すべての予想に反して、非重力加速が発生します。

このため、オウムアムアはエイリアンの宇宙船ではないかと疑う人もいる。

この短い接近通過により、研究者たちは謎の物体を研究する時間がわずか数週間しかなく、オウムアムアは永久に消える前にさらに多くの謎を残した。発見から5年以上が経過した現在でも、研究者たちは、得られたわずかな観察結果を理解しようと苦心している。

この合成画像は星間物体「オウムアムア」を示しています。望遠鏡が動く謎の物体を追跡すると、その周囲にはぼんやりとした暗い星の軌跡が広がった。画像クレジット: ESO/K. Meechら

オウムアムアはいったい何でできているのでしょうか？どのような力がそれを外側に加速しているのでしょうか?それは彗星なのか、小惑星なのか、あるいは一部の人が示唆しているように、光帆で動くエイリアンの宇宙船なのか?これらの疑問は、科学者や一般の人々の間で果てしない憶測と想像力をかき立ててきました。

カリフォルニア大学バークレー校の天体化学者とコーネル大学の天文学者は、3月22日にネイチャー誌に掲載された論文の中で、オウムアムアが太陽の周りを回る謎の双曲線軌道から外れたのは、単純な物理的メカニズムで説明できるかもしれないと示唆している。

このメカニズムは多くの氷彗星に共通している可能性があり、彗星が太陽光で熱せられると固体の水素がガスに変わり、ガスの放出によって彗星が加速される。この仮説が真実であれば、オウムアムアは極めて奇妙でユニークな天体ではなく、また放棄された宇宙船でもなく、自然の彗星のような物体であるという主張が強まることになる。

小さすぎる、遠すぎる、神秘的すぎる

太陽系内でよく研究されている彗星とは異なり、オウムアムアは非常に小さいため、氷からの水素の放出と噴出によって生じるわずかな推力によって、太陽の周りの重力の偏向がわずかに変化する。

ほとんどの彗星は本質的には太陽系の外縁部から定期的に太陽に接近する「汚れた雪玉」です。彗星は太陽光によって熱せられると水やその他の分子を放出し、明るいコマと、多くの場合ガスと塵の尾を形成します。噴出したガスは宇宙船のスラスターのような働きをし、彗星にわずかな推進力を与え、その軌道を小惑星や惑星など太陽系の他の天体の楕円軌道からわずかに逸らす。

「オウムアムア」のアーティストによるコンセプトイメージ。 10:1 というアスペクト比は、太陽系でこれまで見られたどの比とも異なります。画像クレジット: ESO/M.コーンメッサー

オウムアムアが発見されたとき、コマも尾もなく、十分な水を放出するには小さすぎて太陽から遠すぎたため、天文学者たちはその組成と、外部からの力によって推進された可能性について推測していた。水素ガスを放出しているのは水素氷の固体ブロックですか?それとも、太陽光の圧力によって押し出された大きくてふわふわした「雪片」なのでしょうか?

最も一般的な説明

カリフォルニア大学バークレー校の化学助教授ジェニファー・バーグナー氏は、もっと単純な説明があるかもしれないと考えている。彼女は、現在コーネル大学で国立科学財団のポスドク研究員を務めるコーネル大学の同僚ダリル・セリグマン氏とともにこの問題を研究した。

「彗星は基本的に、星間物質を移動する間に宇宙放射線によって焼かれ、分子状水素を生成します。私たちの考えは、もしそれが起こったら、この水素は彗星の中に蓄えられ、その後、彗星が太陽系に入る際に温まると放出されるのではないか、というものでした。」バーグナー氏は語った。 「それは、非重力加速を考慮するために必要な推力の量を定量化できるでしょうか？」

バーグナーは宇宙の極寒の真空中で冷たい岩石の化学反応を研究していた。彼女は、1970年代、1980年代、1990年代に発表された実験研究を発見した。その研究では、氷が宇宙線のような高エネルギー粒子に衝突すると、大量の水素分子が生成され、氷の中に閉じ込められることが示されていた。宇宙線は厚さ数十メートルの氷を貫通し、水の4分の1以上を水素に変換することができます。

長さが数キロメートルの彗星の場合、水素の放出源は彗星全体に比べて小さすぎるため、対応する組成や加速度の変化を検出することは困難です。しかし、オウムアムアは非常に小さいため、ベルグナー氏とセリグマン氏は、水素の放出が実際に加速を引き起こすのに十分な推力を生み出したと考えている。

この赤みがかった物体の大きさはわずか115×111×19メートルほどです。あまりにも小さく、遠すぎるため、望遠鏡では解像できません。天文学者たちは今のところ、その相対的な大きさしか確認できない。これまで太陽系で観測されたすべての彗星は、カイパーベルトからの短周期彗星であれ、より遠くのオールトの雲からの長周期彗星であれ、大きさが約 1 キロメートルから数百キロメートルの範囲に及びます。

このアニメーションは、オウムアムアが太陽系内を移動する軌道を示しています。画像提供: NASA/JPL-Caltech

セリグマン氏は、これはまさに恒星間彗星で起こるはずのことだと語った。「固体水素氷や異星人の文明に関するその他の突飛な推測など、これまで考えられていたばかげた考えはすべて、真実が最も一般的な説明になるだけかもしれない」

遠くからの使者

45億年前、太陽系が初めて形成されたとき、太陽系の彗星である多くの氷岩が生成されました。それらは太陽系の進化段階に関する情報を保持しています。それらを研究することは、太陽系の初期の形成段階を振り返る一つの方法です。

遠方の惑星系にも彗星が存在するようで、多くの彗星は系内の他の天体の重力の影響で放出された可能性があり、これは太陽系の歴史でも起こったことです。いくつかの星間彗星が偶然に太陽系に入り込み、太陽系外の惑星に関するさらなる情報をもたらしてくれるでしょう。

過去に、天文学者たちは、星間彗星を観測することができないという点について多くの論文を発表してきました。すると、オウムアムアが現れました。

オウムアムアは非常に小さいため、最大の望遠鏡でも光点としてしか見えません。しかし、その明るさは7～8時間ごとに大きく変化するので、非常に細長い物体であることがわかります。画像提供: NASA/JPL-Caltech

2017年10月19日、ハワイのマウイ島マノアにあるハワイ大学天文学研究所のPan-STARRS1望遠鏡を使用して、天文学者たちは彗星か小惑星と思われる謎の物体を初めて観測した。研究者たちは、この天体の軌道が傾いていて速度が速い（秒速87キロメートル）ことを発見し、それが太陽系外から来たものであると認識し、「オウムアムア」と名付けた。

オウムアムアは、塵粒子以外で太陽系内で観測された最初の星間物体である。 2番目の2I/ボリソフは2019年に発見されましたが、見た目も動きも典型的な彗星に似ています。

ますます多くの望遠鏡がオウムアムアに焦点を合わせるにつれ、天文学者たちはその軌道を描き、それが太陽を越えて太陽系の外へ向かっていることを突き止めた。

スピードを上げるには？

「太陽系内でコマのない彗星はこれまで見たことがないので、オウムアムアの非重力加速は本当に奇妙だ」とセリグマン氏は語った。これにより、彗星に含まれる揮発性分子が加速を引き起こす可能性があるという一連の憶測が生まれている。セリグマン自身も、もし彗星が固体水素（水素氷山）でできているなら、太陽の熱で十分な量の水素が放出され、この奇妙な加速を説明できるはずだと主張する論文を発表していた。適切な条件下では、固体窒素または固体一酸化炭素で構成された彗星も、彗星の軌道に影響を及ぼすほどのガスを放出する可能性があります。

「オウムアムアは標準的な星間彗星と一致しているが、より多くの変化を経ただけだ」とバーグナー氏は語った。 「私たちが実行するモデルは、太陽系内の彗星や小惑星から観測されるものと一致しています。そのため、彗星のように見えるものから始めて、このような現象を起こさせることができます。」オウムアムアは、近くの恒星を周回する普通の水を豊富に含む彗星として始まり、星間物質を通過する際に宇宙線の「洗礼」を受け、水素を形成した可能性がある。その後、太陽系に進入して加熱されると水素が放出され、観測された異常な加速が生じました。

この考えは、ダストコマが存在しないことも説明します。

「氷のマトリックスに塵が含まれていても、氷は昇華せず、自ら再配置され、水素が逃げ出すことができる。そのため、塵は外に出ないのだ」とセリグマン氏は語った。

そして、固体水素物体はどのようにして星間空間で約 1 億年も生き残ることができるのでしょうか?懐疑的な天文学者たちは、オウムアムアに関する知識には埋めがたいギャップがあるため、この新しい理論が完全に受け入れられることはないかもしれないと述べている。 「いいアイデアだ。ただ、それが証明できるかどうかは分からない」と、今回の研究には関わっていないハワイ大学の天文学者カレン・ミーチ氏は語った。

ミチー氏はまた、新しい論文ではオウムアムアの奇妙な形状は説明されていないと指摘し、バーグナー氏もその点に同意したが、セリグマン氏の以前の研究では、固体水素氷の円盤または円盤が存在する場合、宇宙線によって楕円形に侵食される可能性があることが示唆されている。

「暗い」彗星

2017年以降、セリグマン、バーグナー、および彼らの同僚は、コマが観測されていないが、小さな非重力加速度を持つ6つの追加の小天体を特定しており、このような「暗い」彗星は一般的であることを示唆している。これらの暗黒彗星の1つである1998 KY26は、2022年12月に「暗黒」彗星とみなされる日本のはやぶさ2ミッションの次のターゲットである。

オウムアムア自体に関しては、氷の侵入者がいなくなったため、この（あるいは他の）新しい研究の発見の信憑性を検証する方法はない、とバーグナー氏は主張する。