土星と天王星の間の環系に何かが乱れている

土星と天王星の間の環系に何かが乱れている

最近、リングの動きをシミュレートした天文学者のチームによると、これまで知られていない衛星が、土星と天王星の軌道の間を太陽の周りを回る小天体であるカリクローのリングを形成している可能性があるという。

カリクロは直径約257.5キロメートル(160マイル)で、ケンタウルス族の一つです。ケンタウルス族は、木星と氷の巨星である天王星と海王星の間にある氷の天体群です。カリクロはこれらの小天体の中で最大であり、小さな岩石ほどの大きさの巨大な岩石に似ています。カリクロには2つのリングがあり、2013年に発見され、最近ウェッブ宇宙望遠鏡によって観測されました。

惑星科学ジャーナルに掲載された研究によると、カリクロの薄い環は衛星によって閉じ込められている可能性があるという。「惑星の環は時間の経過とともに自然に広がったり分散したりするものです」と、惑星科学研究所の天文学者で本研究の筆頭著者であるアマンダ・シッカフース氏は、研究所の発表で述べた。

「カリクロには幅数キロメートルの薄いリングが二つあります」とシッカフース氏は付け加えた。「リングがこれほど薄い状態を保つには、物質を閉じ込めて拡散を防ぐ何らかの仕組みが必要です。」

土星のFリングに作用する羊飼い衛星のカッシーニ画像。
カッシーニが撮影した、土星のFリングに作用する羊飼い衛星の画像。画像提供:NASA/JPL/宇宙科学研究所

衛星がカリクロのリングをどのように維持できるかをモデル化するために、研究チームはN体シミュレーションを実施しました。つまり、リングを構成する数百万個の粒子の動きをモデル化したのです。

研究チームは、カリクロ(直径160マイル)を周回する衛星の直径は約6キロメートル(3.73マイル)になる可能性があると結論付けました。羊飼い衛星がカリクロの環を閉じ込める可能性があるという考えは以前にも示唆されていましたが、今回のシミュレーションによってこの考えが裏付けられました。

研究チームはまた、ケンタウルスの環がロッシュ限界付近、あるいはそれを超えていることも突き止めました。ロッシュ限界とは、環が形成されるべき天体からの最小距離のことです。限界を超えると、環の物質は重力によって単に衛星に引き込まれてしまうでしょう。

「巨大惑星の周囲に広がるまばゆいばかりのリングについては、これまで多くの研究が行われてきました。しかし、小天体の周囲におけるリングの形成と進化のメカニズムは十分に解明されていません」とシッカフース氏は述べた。「小天体の周囲に薄いリングが存在する可能性の一つとして、小型衛星によってリングが削り取られている可能性が示唆されました。」

さらなる観測によって、カリクローを周回する衛星の存在が明らかになる可能性はあるが、現在運用中の直接観測装置ではそれを発見することはできない。この謎を完全に解明するには、間接的な観測か、全く新しいミッションが必要となるだろう。

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