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恒星間天体3I/ATLASは毎秒2トンもの水を宇宙空間に噴出していることが判明

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(著)

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木星探査機JUICEがとらえた「3I/ATLAS」 Image credit:ESA CC BY-SA 3.0 IGO
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 太陽系外からやってきた恒星間天体「3I/ATLAS」が、毎秒約2トンもの水を宇宙空間に噴き出していることが明らかになった。

 これは、欧州宇宙機関(ESA)の木星探査機JUICEが太陽への最接近時に緊急観測を行い、2026年2月に届いたデータから判明したものだ。

 約100億年前に別の恒星系で誕生したとみられるこの3I/ATLASの水は、太陽系の水とは化学組成が根本的に異なっており、他の星系における惑星形成の手がかりとなる貴重なデータである。

太陽系に水をまき散らして去っていった「3I/ATLAS」

 2025年7月、ハワイの望遠鏡網「ATLAS」によって発見された恒星間天体「3I/ATLAS」は、太陽系の外から飛来した観測史上3例目の恒星間天体だ。

 太陽系に突入後、火星に接近し、2025年10月末に太陽への最接近点である近日点を通過、同年12月に地球に最接近した後、そのまま太陽系の外へと去っていった。

 ガスや塵を噴き出しながら尾を形成するなど彗星に似た活動が観測されたことから「恒星間彗星」と呼ばれることもあるが、その正体はまだ完全には解明されておらず、謎多き天体だ。 

 通常、彗星のような天体は近くの星の熱を受けて初めて表面の氷が液体を経ずに直接気体へと変わる「昇華」が起き、ガスや塵を噴き出す。

 ところが3I/ATLASは太陽に近づくよりずっと前から水を放出し始めていた。

 地球と太陽の距離の3倍も離れた場所にいた2025年10月の時点で、NASAのニール・ゲーレルス・スウィフト天文台がすでに毎秒40kgの水の放出を確認している。

 水の存在を示す化学的な証拠である水酸基(OH)の放射を検出したことによるものだ。

 通常の彗星では考えられない早さで目を覚ましたこの天体を、研究者たちは「全開で放水する消火栓」と表現した。

 これは3I/ATLASの構造が非常にもろく、小さな氷の塊を砕きながら、通常では氷が保てない距離にまで広大なガスのかたまりを形成している可能性を示している。

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 木星探査機JUICEの高解像度カメラ「JANUS」が、約1億8000万km離れた場所から彗星「3I/ATLAS」を撮影した画像。彗星が緑色に見えるのは、核のまわりに広がるガスが緑の波長の光を出しているためだ。背景の星は、それぞれの温度の違いによって色が異なって見えている Image credit:ESA

木星探査機JUICEが挑んだ緊急観測

 太陽への近日点通過の前後、地球上の望遠鏡は太陽の強烈な光に邪魔され、まともな観測ができない状況に陥った。

 そこに好機が訪れた。欧州宇宙機関(ESA)の木星探査機JUICEが、深宇宙のちょうどよい位置にいたのだ。

 JUICEは本来、木星の氷衛星であるガニメデ・カリスト・エウロパを探査するために2023年に打ち上げられた探査機で、木星系への到着は2031年の予定だ。

 3I/ATLASの発見を知ったミッションチームは急きょ、搭載する5つの科学機器をこの天体へ向けることを決断した。

 観測の窓は非常に短く、天体からの信号は微弱で、精密に冷却されたカメラにとって熱環境も厳しい条件だった。

 ESAのJUICE計画科学者オリヴィエ・ウィタス氏は、最接近のタイミングにJUICEが近くにいると気づいたとき、一生に一度のデータが得られる機会だと確信したという。

 観測データが地球に届いたのは、それから数か月後の2026年2月のことだ。成功の保証がない困難な観測だったが、結果的にJUICEの木星への旅における最大の収穫の一つとなった。

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赤色フィルターと青紫色フィルターで撮影した恒星間天体3I/ATLASの画像。赤色フィルターでは明るいコマの中心が凝縮して見え、まっすぐ下に伸びる尾とぼんやりした尾の2本が確認できる。青紫色フィルターではコマが大きく広がって見えるが淡く、尾は1本のみ明瞭に映っている。フィルターによる見え方の違いは、ガスや塵の粒子が放出・反射する光の波長が異なるためだ。Image credit: ESA

毎秒約2トン吹き出す水。核でなく塵の雲から湧き出ていた

 届いたデータは研究者たちの予想を超えていた。

 JUICEに搭載された赤外線観測装置MAJIS(木星・衛星撮像分光計)が水蒸気と二酸化炭素の放射を繰り返し検出し、彗星の核からの噴出量が毎秒約2トンに達することが判明した。

 イタリア国立天体物理学研究所(INAF)のジュゼッペ・ピッコーニ氏は、これは毎日オリンピックプール約70杯分の水蒸気が宇宙に放出されている量に相当すると説明している。

 さらに興味深い発見があった。

 搭載機器SWI(サブミリ波装置)の観測によって、この大量の水の多くが天体の固体の核から直接噴き出しているのではないことが明らかになったのだ。

 水は太陽に向いた側で天体を取り巻く氷の塵の雲から沸き上がっていた。

 固体の核ではなくその周囲に漂う無数の小さな氷の粒が熱を受けて蒸発し、膨大な量の水蒸気を生み出していたのだ。

 高解像度カメラJANUSは6000万km離れた距離から天体の姿を克明にとらえ、核を包む広がったガスの雲であるコマ、尾、そして光線状・糸状の細かい構造まで確認された。

 紫外線観測装置UVSは、天体核の後方に約500万kmにわたって広がる水と塵の痕跡を記録している。

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木星探査機JUICEは彗星3I/ATLASから水蒸気と二酸化炭素を検出した Image credit:ESA

100億年前の星が残した化学の指紋

 3I/ATLASの水には、もう一つ重大な秘密が隠されていた。

 通常の水(H₂O)と、水素の一部が重水素に置き換わった半重水(HDO)の比率を分析すると、天体がどのような環境で生まれたかを特定できる。

 ALMAやジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による分析では、3I/ATLASのこの比率が太陽系の水と根本的に異なることが示されており、若い恒星からの強烈な紫外線が降り注ぐ極めて寒冷な環境で形成されたことを示唆している。

 太陽系の年齢は約45億年だが、3I/ATLASは約100億年前に別の恒星系で誕生したと考えられている。

 米アラバマ州のオーバン大学の物理学者デニス・ボーデウィッツ氏は、「恒星間天体から水を検出することは別の惑星系からのメッセージを読み解くことであり、生命の化学に必要な材料は私たちの太陽系だけに特有のものではないことを示している」と語っている。

 同大学の研究者ゼシ・シン氏は、太陽系にやってきた恒星間天体の仲間、オウムアムアは乾燥していて、ボリソフは一酸化炭素に富んでいて、3I/ATLASは予想もしなかった距離で水を放出していると指摘する。

 恒星間天体が発見されるたびに、星の周りで惑星や彗星がどのように形成されるかについての理解が更新されてきた。

 JUICEは間もなく次の航行フェーズに入り、木星系への到着は2031年を予定している。

 今回の緊急観測は、深宇宙の過酷な環境でもJUICEが高い観測能力を持つことを証明するとともに、100億年前に別の星系で生まれた天体が、生命の材料が宇宙に広く存在することを示す証拠を運んできた意味は大きい。

References: Interstellar invader 3I/ATLAS is spraying tons of water into space every second. Jupiter-bound spacecraft JUICE discovers

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この記事へのコメント 13件

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  1. 太陽系の惑星にほぼ水が存在していないのに恒星間天体とかほうき星とか流星には大量の水が存在していると言う話が多いけどそもそも水は何処からやって来るのか謎
    頭の良い人疎い自分に教えてくれるとありがたい

    • +1
    1. 氷でいいなら地球より寒い岩石系の惑星、衛星にはたっぷりあるよ。
      宇宙では水素や酸素は多い元素だし、H20は単純でできやすい化合物だからかね

      • +13
    2. 基本的には太陽系を形作った星間物質に含まれていた
      太陽が活動を始めた46億年前に太陽の輻射で大半の揮発性物質(水やガス)が太陽系外縁に移動した
      地球を含む惑星はそれ以前に重力に捕獲されたり、太陽に落ち込んでくる彗星等によって補充されたと考えられている

      • +3
    3. 太陽系でもラインがあって、だいたいアステロイドベルトより内側は太陽の影響で水が蒸発しやすいけど、その外側では水が氷の塊として存在できる
      だから火星やアステロイドベルトまでは、地球という例外を除いて氷の塊が惑星地表に塊として存在していないが、木星では複数の氷衛星が水や氷を湛えているでしょ?

      そして今の一番有力な説では、地球の水の大半は何やかんやあって引き起こされた”後期重爆撃期”に外縁天体からもたらされた説が有力です
      逆に言えば”後期重爆撃期”がなければ、地球でも水は地表には存在しなかったと思いますね

      まぁ。これを考えていくと、ある意味で”パンスペルミア説”は半分ぐらい当たって入る可能性は高いかも?

      • +5
  2. 昔から海の起源の一つとして「水惑星説」がある。
    遊星、あるいは彗星が地球の側を通りその際に大量の水が地球に降り注いだ、というもので、ノアの方舟の大洪水も同様の説がある。
    こうした観測結果が得られると、あながち荒唐無稽な説ではないと思わされるね。

    • +1
  3.  えー、ちょっと! 「太陽系の年齢は約45億年だが、3I/ATLASは約100億年前に別の恒星系で誕生」って、ビックリなんですけど。 太陽系の物質は 3 世代目(ある恒星系ができて、超新星になって終わって一世代、それが過去に 2 回)らしいのですが、 3I/ATLAS は太陽系の物質の 2 世代目ができたころ?からあるってことかな? でもってだんだん昇華して小さくなってるはずだから 100 億年前の大きさってどれくらいだったんだろう?とかいろいろ疑問が湧きあがります。 今回できたときの環境が少しわかったようで、今後の研究にはチョー期待してます

    • +3
  4. 重水って確か毒だったような・・・
    半重水はわからんけど
    水が大量にあっても水の組成によっては生命が発生しない可能性もあるのか?

    • +2

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