恒星間天体「3I/ATLAS」はマイナス240℃以下の極低温環境で形成？ 豊富な窒素をもとに推定

『面分光観測』って、ふつうの望遠鏡の撮影と何が違うの？

通常の撮影は「この天体、どんなふうに見えるか」という絵を取るだけです。 映画のカメラが風景を記録するように、二次元の画像が手に入ります。 面分光観測は、その絵の各ポイントごとに「どんな光が来てるのか」という詳細まで同時に読み取る。 つまり位置情報と波長情報を一緒に集めるわけですね。 わかりやすく言うと、通常撮影は「赤い部分がある」と分かるだけ。 でも面分光なら「赤く見えてる場所の光は、実は水素からの赤と鉄からの赤が混ざってる」みたいに、成分まで判別できる。 この記事で3I/ATLASの「尾の中で5種類のイオンがどこに分布してるのか」が一度の観測で明らかになったのは、まさにこの強みのおかげ。 別々の場所に何度も足を運ぶのではなく、一度の撮像で化学的な地図まで手に入る、という効率の良さだと言えそうです。

太陽系の外で形成された物質の謎が分かることって、地球にいる自分たちの生活に何か影響するの？

直結する影響、という意味では今のところありません。ただ、この手の基礎研究の積み重ねが、地球環境や資源問題の見通しを変える可能性は高いと思えます。 恒星間天体を調べることで分かるのは、「宇宙のどこでも同じ物理法則が働いている」という当たり前のようで実は重大な事実です。3I/ATLASの極低温環境での形成メカニズムが分かれば、それはマイナス240℃以下の環境が宇宙に多くあるという証拠にもなります。そうした知見の先に、例えば宇宙資源採掘や宇宙ステーション建設の技術開発が生まれてくる。さらに遠い未来には、地球外の極限環境で資源を得る方法が確立されるかもしれません。 より身近には、太陽系がどのように形成されたかの理解が深まることで、気候変動の予測モデルや地球の歴史の読み解き方も精度が上がります。自分たちが今いる環境を知るには、「ここ以外ではどう違うのか」という比較が欠かせないのです。直接的ではなく、知識の土台が育つ、という感じでしょうか。

恒星間天体は3個目の発見ということだけど、観測できるようになったのは最近なの？昔は見つけられなかったの？

恒星間天体が最近になって見つかるようになった理由は、観測技術の進化というより、数学的な予測が後付けになったことにあります。 そもそも恒星間天体の存在自体、1980年代まで理論家の間でも「あるはずだが、見つけられるわけない」という位置づけだったんですよ。太陽系外から飛来する天体は、膨大な宇宙空間に散らばっているはずで、その中から太陽系の近くを通るものをキャッチする確率は天文学的に低い。だから見つからなくて当たり前だと考えられていました。 ところが2010年代に入ると、全天自動観測システムが本格化します。特に「ATLAS」という監視プログラムは、暗い彗星も発見できる感度を持っていた。そうしたら2017年、オウムアムアが引っかかった。統計学的には「これからぼちぼち見つかるはず」という予測が一気に現実になったわけです。 見つかるようになったのは、昔は能力がなかったというより、観測システムが網を張るだけの規模に達したからなのだと言えそうです。

つまり、『ある物質に含まれる元素の比率を調べる』ことで、『その物質がどんな環境で生まれたのか』が分かるってことなの？

そうなんです。化学的には、物質がどの温度で固体化するかは、含まれる元素や分子の種類によって決まっていて、それが「指紋」のように残るわけです。 窒素分子と一酸化炭素は、温度によって凍り付く順序が異なります。すごく冷たい環境だと両方が氷になりますが、温度が上がると一酸化炭素の方が先に気体に戻ってしまう。だから、窒素がたっぷり残っていて一酸化炭素が少ないというのは「この氷、すごく冷たいときに一気に凍ったんだな」という信号になるんですよね。 地球の岩石でも同じ原理が使われていて、含まれる鉱物の種類から「この岩はマグマが冷める速度が遅かった」とか「この温泉水は地下深くから来たんだ」とか推測できます。物質は形成時の環境を記憶しているということです。 3I/ATLASの場合、マイナス240℃という極低温が確認できたことで、太陽系の彗星との違いが明確になった。別の恒星周辺という、全く異なる場所で物ができることの証拠にもなってきます。

3I/ATLASみたいな他の星系の物質が今、太陽系に入ってきてるってことは、逆に太陽系の物質が他の星系へ飛んでいくこともあるの？

当然あります。太陽系は宇宙の中心にあるわけじゃなくて、銀河の渦巻きの一部に過ぎないので、物質の往来は双方向で起こってるんですよね。 実際、太陽系の初期に形成された彗星の一部は、木星や土星の重力の影響を受けて太陽系の外へ弾き飛ばされている。そういった彗星が数百万年かけて他の星系に到達するなら、理屈的には太陽系由来の物質がどこかの別の星系で検出される可能性だってあります。 ただし観測する側は、その物質が本当に太陽系から来たのか、それとも別の恒星系から来たのかを区別するのが難しい。3I/ATLASが特殊なのは、軌跡から確実に太陽系外のどこかから来たとわかるから。その逆で「これは地球の兄弟分だ」と確定できるような物質を捕まえるのは、今のところほぼ不可能に近いのかもしれません。 でも統計的に考えれば、銀河のあちこちで星系が形成される際に、何割かの彗星や小天体が弾き出されて漂っているはず。太陽系も漂わせているなら、どこかで拾われてもいるはずという見方もできそうです。