新たな研究によると、2年前に太陽系を短時間訪れた星間彗星2I/ボリソフからニッケルガスが噴出していたことが分かりました。彗星としては奇妙な行動のように聞こえますが、関連研究によると、金属原子の噴出は、彗星が近距離から来たものであれ、天の川銀河の向こう側から来たものであれ、彗星が通常行う行動である可能性があります。
ネイチャー誌に掲載された2つの新しい論文は、彗星の起源と形成条件の両面において、彗星に関する私たちの理解を新たなものにしています。これらの論文を組み合わせることで、天文学者は地元の彗星とはるか遠く離れた場所で形成された彗星を対比するという、前例のない比較分析が可能になります。
2020年1月に太陽系を訪れた恒星間彗星2I/ボリソフについてお話しします。天文学者たちは、その特異な軌道から、この彗星が恒星間彗星であることを特定することができました。最近の研究では、ボリソフは冥王星に似た天体の破片であり、母星系のカイパーベルトで形成されたことが示唆されています。ボリソフは、2017年に太陽系を訪れた最初の恒星間天体として知られるオウムアムアの影に隠れがちですが、ボリソフも同様に注目に値します。主な理由は、太陽系内の彗星との類似点です。
2つの論文のうち最初の論文では、ポーランドのヤギェウォ大学のピオトル・グジク率いるチームが、ボリス彗星のコマにニッケル蒸気の痕跡を発見した。グジク氏はメールで、「チームは天体の化学組成を調査し、当時は我々の知る限りでは知られていなかったいくつかの放出の兆候に気づいた」と説明した。「我々の目的は、それらを特定し、定量化することだった」。
研究チームはチリの超大型望遠鏡（VLT）で収集されたデータを使用し、彗星の分光分析を行いました。この技術により、科学者は天体の化学組成を研究することができます。対象天体の光を分光器で分割し、特定の原子や分子を識別できる色スペクトルを作成することができるためです。
彗星は、惑星が合体していた頃に形成された原始的な氷と塵で満たされています。水氷やその他の揮発性物質は、彗星が太陽から遠く離れていても昇華（固体から直接気体へ変化）し、核の周りにガスの塊を形成します。ニッケルなどの金属ガスを噴出させることは、通常の彗星では起こりません。少なくとも、太陽から一定の距離を保っている彗星ではそうではありません。
「ニッケルは高温でのみ昇華する金属です」とグジック氏は説明した。「そのため、太陽系内外で比較的よく見られるにもかかわらず、彗星核を取り囲む冷たいガス中で見つかるとは予想していませんでした。」
実際、ボリソフ彗星からのニッケル蒸気の検出は予想外でした。なぜなら、この天体は金属の昇華を引き起こすには温度が低すぎると考えられていたからです。金属の昇華には700ケルビン（華氏800度）を超える温度が必要です。論文によると、1965年にイケヤ・セキ彗星が太陽に「約30太陽半径と約13太陽半径の距離」で接近した時のように、昇華は実際に起こります。しかし、ボリソフ彗星は太陽に近づかず（2.322天文単位、つまり2億1600万マイル（約3億2000万キロメートル）よりは近づきませんでした）、彗星の温度は推定180ケルビン（華氏-136度）を超えることはありませんでした。ボリソフ彗星でこれらの金属の放出を引き起こしたメカニズムを、科学者たちは今解明する必要があります。
「彗星の核を取り囲む冷たいガス中にニッケルガスが検出されたことは、その起源について疑問を投げかけています」とグジック氏は述べた。「ニッケル原子の空間分布は、短命な親分子の存在を示唆していることがわかりました。もしそれを検出できれば興味深いでしょう。おそらく、他の明るい彗星のスペクトルから検出できるでしょう。」
実際、星間彗星の2度目の検出は、天文学者がその化学組成を研究し、ボリソフ彗星や太陽系固有の彗星と比較することを可能にするため、大きな助けとなるだろう。
「この分野におけるあらゆる新たな、そして予期せぬ発見は、更なる研究の新たな展望を切り開きます。なぜなら、彗星や小惑星は、それらが起源となった惑星系の形成過程に関する情報を封じ込めた『タイムカプセル』だからです」とグジック氏は述べた。「私たちの近傍を通過する星間物体は、私たちの太陽系と、銀河系内では距離があまりにも遠いため（現地では）調査できない遠方の惑星系とを繋ぐ架け橋です。したがって、それらの化学組成に関する研究は、天の川銀河における惑星系の形成に関する一般原理を理解するための文脈を生み出すのです。」
同じくネイチャー誌に掲載された関連研究で、ベルギーのリエージュ大学のジャン・マンフロイド率いる研究チームは、太陽系固有の彗星のスペクトル中に原子鉄と原子ニッケルを検出したと報告しました。研究チームは超大型望遠鏡（VLT）を用いて、太陽系彗星の極寒の核からこれらの金属がどれだけの速度で噴出しているかを計算しました。その量は1秒あたりわずか1グラムとそれほど多くはありませんが、それでも測定可能な量です。
「偶然にも、1秒あたりに生成されるニッケルの量は、米国の5セント硬貨（ニッケル）に含まれるニッケルの量とほぼ一致している」と、この新しい研究には関与していないオーバーン大学の天文学者デニス・ボーデウィッツとスティーブン・J・ブロムリーは、関連するニュース＆ビューズ記事で説明している。
2つの論文を合わせると、彗星の起源における共通のプロセスが示唆されます。これらの共通の化学的性質は、天然彗星とボリソフ彗星が、それぞれの恒星系内の同様の条件と場所で形成されたことを示唆しています。そして、ボーデウィッツとブロムリーが説明するように、天文学者が「通常の彗星とこの星間天体における鉄とニッケルの起源を解明」できれば、「共通の異なる惑星系における有機化学の物語を解明できるかもしれない」のです。
物理法則は宇宙全体で一貫しているため、他の恒星系でも私たちの恒星系で観測されるのと同様のプロセスが起こっていることは、それほど驚くべきことではありません。それでも、こうした疑念が実際の証拠によって裏付けられるのは喜ばしいことです。これらの研究が示すように、実際にその星系に行かなくても、他の恒星系の化学組成を研究することが可能になったのです。
さらに：私たちの2番目の星間訪問者は、語るべき物語のある「汚れた雪玉」でした。
