準惑星クワオアーの周囲に、天文学者があり得ないと信じていた距離で環系が発見され、これらの構造がどのように形成されるかに関する天文学理論を覆した。
クワオアーは海王星の彼方、カイパーベルトに位置しています。この氷の岩石は幅1,121キロメートル（697マイル）で、冥王星の直径の約半分に相当します。クワオアーは、氷を噴き出す火山や環系が存在する可能性など、興味深い特性を持つ遠方の天体です。
土星、木星、天王星、海王星といった巨大ガス惑星、そして準惑星カリクロとハウメアの周囲には、惑星を周回するリング状に圧縮されたデブリが存在します。これらのリング系はすべて、主惑星から比較的近い位置にあり、ロッシュ限界と呼ばれる距離以内に位置しています。
ロッシュ限界とは、リング系は、より大きな天体からの潮汐力がより小さな天体自身の重力よりも強い距離内でのみ形成されるというものです。つまり、惑星のロッシュ限界内に捕らえられた破片は引き裂かれ、リング系へと圧縮されます。しかし、この距離の外側にある物質は、重力によってくっついて衛星を形成する可能性が高くなります。
クワオアーのリングシステム（クレジット：ESA、CC BY-SA 3.0 IGO）
しかし、クワオアーはこの法則を破っています。その環系は、準惑星の半径の7倍以上の距離を周回しても無傷のままです。ちなみに、土星の環系はクワオアーの半径のわずか3倍の距離にあります。天文学者たちは、このような環系がどのようにして母天体からこれほど遠く離れた場所でも存在し続けることができるのか、疑問に思っています。
「太陽系でこの新しい環系を発見したことは予想外だったが、クワオアーから非常に離れたところで環が発見されたことは二重に予想外で、環の形成方法に関するこれまでの概念を揺るがすものだ」と、ネイチャー誌に掲載された研究論文の共著者で、シェフィールド大学の物理学・天文学教授、ヴィク・ディロン氏は述べた。
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研究チームは、地上望遠鏡とESAのCHEOPS宇宙船を用いて、2018年から2021年にかけてクワオアーを観測しました。準惑星が観測点の前を通過する際に背景の恒星の減光を測定したデータには、2つの減光が見られ、天体の周囲に太陽光を遮る何かが存在することを示唆しています。
論文の筆頭著者であり、ブラジルのリオデジャネイロ連邦大学の研究者であるブルーノ・モルガド氏は、他の観測所や市民科学者から得られた様々なデータを組み合わせて、クワオアーの周囲に何が潜んでいるのかを解明しようと試みました。リング系は小さすぎて暗すぎるため、直接画像化することはできません。
「すべてのデータを総合すると、クワオアーが引き起こしたわけではない明るさの低下が見られました。しかし、これはクワオアーの周りを円軌道で周回する物質の存在を示唆していました。それを見た瞬間、『よし、クワオアーの周りにリングが見えている』と思いました」と彼は声明で述べた。
天文学者たちは今、このような環系がどのようにして親惑星から遠く離れた場所に存在し続けることができるのか疑問に思っている。
「クワオアーの周囲でのこの発見で非常に興味深いのは、物質のリングがロッシュ限界よりもはるかに外側にあることです。私たちの観測の結果、高密度のリングは惑星のロッシュ限界の内側でのみ存在するという従来の考えは、根本的に見直さなければなりません」と、論文の共著者であり、イタリア・カターニアにあるINAF天体物理観測所の研究者であるジョバンニ・ブルーノ氏は付け加えた。
レジスターは研究者にコメントを求めました。®
