史上初! 新年はニューホライズンズ探査機のカイパーベルト天体観測で幕開け

ニューホライズンズ探査機とウルティマ・トゥーレ(想像図)

(C) Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI)
(C) Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (JHUAPL/SwRI)

カイパーベルト天体をフライバイ探査するニューホライズンズのイメージ。

2019年1月1日、NASAとジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所が共同で運用する探査機、ニューホライズンズ(New Horizons)が史上初めて、冥王星以遠のカイパーベルト天体探査に挑む。日本時間1月1日14:33には、目標天体ウルティマ・トゥーレ(Ultima Thule 2014 MU69)に最接近し、通過しながら観測を行う。

カイパーベルトとは、太陽系で海王星より外側にある惑星より小さいサイズの天体が集まった、30~50AU※の領域。オランダ出身のアメリカの天文学者のジェラルド・カイパーが1950年代に理論的に予測した。1940年代に同様の予測をしたアイルランド天文学者、ケネス・エッジワースの名をとってエッジワース・カイパーベルトと呼ばれることもある。日本語では太陽系外縁天体とも呼ぶ。最初にカイパーベルト天体が発見されたのは1992年で、現在では1000個以上の天体が見つかっている。太陽の周りを回る周期が200年より短い、短周期彗星と呼ばれる彗星はカイパーベルトが故郷だと考えられている。

※AU(天文単位)は太陽と地球の距離を元にした単位で、約1億5000万キロメートル、光の速さで8分19秒かかる距離。

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

カイパーベルトの領域とニューホライズンズの旅

「最果ての地」を意味するウルティマ・トゥーレは、2014年にハッブル宇宙望遠鏡の観測で発見されたカイパーベルト天体のひとつで、太陽から約65億キロメートルのところにある。ニューホライズンズ探査機は、ウルティマ・トゥーレから3500キロメートルを通過しながら観測する。この領域のカイパーベルト天体に近づいて探査を行うのは、史上初めての試みだ。これまでの探査で最も遠い領域から観測データを地球に送信するのに2日程度かかるといい、2019年の年明けは未踏の地の画像に世界の注目が集まる。

ウルティマ・トゥーレ発見から3年後の2017年、この天体が地球から見て恒星の前を通過して見えやすくなる観測機会があり、その大きさや形状がわかってきた。細長く、長い側でおよそ30キロメートル、直径は15~20キロメートルほどの天体で、当初は「スキニー・フットボール(痩せこけたフットボール)」と呼ばれるような細長い形状とされたが、2つの岩石がくっつき合った形状の可能性も浮上してきた。想像図では欧州の彗星探査機ロゼッタが2014年に史上初めて接近探査したチュリュモフ・ゲラシメンコ彗星と似ているようにも見えるが、ウルティマ・ソールのほうがより大きい。表面の反射率は0.1ほどで、JAXAの小惑星探査機はやぶさ2が探査している小惑星リュウグウ(反射率0.044から0.050程度)ほどではないが、かなり暗い天体だと考えられている。長い年月にわたって宇宙線にさらされ、わずかに赤みをおびた色をしているようだ。自転速度や衛星を持っているか、といった特徴はまだわかっておらず、ニューホライズンズの接近で初めて明らかになる。複数の衛星や土星のようなリング、大気を持っている可能性さえもあるという。

(C)NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker
(C)NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker

2017年、地球からの観測で作成されたウルティマ・トゥーレの想像図。2つの岩塊がくっついている。

ウルティマ・トゥーレは、カイパーベルトの中でも「冷たく古典的な天体」と呼ばれる、軌道に惑星の影響による変化があまり起きていないタイプ(力学的に冷たい)であるといわれている。そのため、46億年前に太陽系ができた当時の姿を留めている可能性があり、太陽系外縁部の天体を知る重要な手がかりとなる。

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

12月24日にニューホライズンズ探査機の望遠カメラLORRIがウルティマ・トゥーレ(2014 MU69)を撮影した画像。撮影から地球への画像送信に12時間ほどかかった。

ニューホライズンズ探査機は、2006年に打ち上げられ、2015年7月に史上初めて冥王星の接近探査を行った宇宙探査機。1970年代から太陽系の惑星を連続探査したボイジャー1号、2号は冥王星に近づくコースをとれなかったため、かつては太陽系の9番目の惑星であり、現在は準惑星に分類された冥王星の探査は行われていなかった。

打ち上げ前年の2005年、試験中のニューホライズンズ探査機 Credit:NASA/JHUAPL/SwRI
打ち上げ前年の2005年、試験中のニューホライズンズ探査機 Credit:NASA/JHUAPL/SwRI

冥王星は、大型でメタンの氷を持ち、明るく見えるカイパーベルト天体のひとつで、巨大氷惑星の領域の天体でもある。2000年代始め、まだ探査されていなかった冥王星とその衛星カロンを探査する計画がNASAの最優先課題と位置づけられた。打ち上げ以来順調な飛行を続け、9年目に冥王星探査に成功。翌2016年に続けてカイパーベルト天体の探査を決定した。研究者として人生を冥王星の研究に捧げてきたニューホライズンズ計画の主任研究員、アラン・スターン博士は、ウルティマ・トゥーレの観測を「科学の大当たり」と期待を寄せている。

最接近前日のニューホライズンズ管制室。アラン・スターン博士のTwitterより。

クイーンのギタリストで、天体物理学者のブライアン・メイ氏は2015年の冥王星探査のときからニューホライズンズ探査を応援し、観測写真から冥王星の立体視画像を作成するなど協力してきた。ウルティマ・トゥーレ接近の直前、日本時間の14時ごろに探査機に捧げる新曲「New Horizons」を発表する予定だ。

2019年1月1日11:45追記:ニューホライズンズによるウルティマ・トゥーレ探査を見守るイベントをNASA中継で視聴できる。

2015年7月、冥王星観測を達成したニューホライズンズの成果発表会に参加したブライアン・メイ氏。 Credits: NASA/Joel Kowsky
2015年7月、冥王星観測を達成したニューホライズンズの成果発表会に参加したブライアン・メイ氏。 Credits: NASA/Joel Kowsky