天王星からの奇妙なX線に科学者たちは困惑している

NASAのチャンドラX線観測衛星を使った最新の観測によると、天王星から放射される謎のX線が初めて発見された。

木星、土星、天王星、海王星が太陽からのX線を散乱させていることが分かっているため、この惑星からのX線放射は一見するとそれほど驚くべきことではないかもしれません。しかし、このデータは、天王星自体がさらに未知のX線源を生成していることを示唆しています。

「大気中に水素を多く含む惑星は、私たちが天王星が行っていると考えているのと同じようにX線を散乱します」と、地球物理学研究ジャーナル：宇宙物理学に掲載された天王星X線研究の共著者で、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの博士課程学生であるアフェリア・ウィビソノ氏はThe Registerに説明した。

「この発見には驚きました。天王星が太陽からのX線を散乱しているだけだと仮定した場合、得られるはずのX線よりもはるかに多くのX線を観測できたからです。土星から得られるX線のほとんどは太陽からの散乱X線なので、天王星では何か奇妙なことが起こっているのです。」

土星から届くX線のほとんどは太陽からの散乱X線なので、天王星では何か奇妙なことが起こっている。

研究チームは、2002年と2017年の観測で太陽の活動を観察し、天王星の大気を研究することで、惑星から放射されるX線光のうちどれだけが太陽光の屈折によるものか推定することができた。その結果、主な放射線源は確かに太陽から来ているものの、どこか別の場所から少し余分な光が来ていることがわかった。

現時点でX線が過剰に放出されている原因については、2つの有力な説があります。1つは、天王星のかすかな環が光っている可能性です。天王星周辺の荷電粒子が氷の粒子に衝突している可能性があり、これは土星でも起こっている現象です。もう1つの可能性は、天王星の空がオーロラ現象によって明るくなっているというものです。

研究者たちは、天王星がオーロラの発生源となる可能性を示唆する新たな証拠を発見した。「木星と地球にはX線オーロラがあることが分かっているので、天王星にもオーロラがあるかもしれません。チャンドラの観測は、天王星に到達する太陽​​嵐と一致するようにタイミングを調整しました。地球、木星、土星のオーロラは、そのような現象が起こると明るくなることが分かっています。X線の位置は、オーロラが見えると思われる場所と全く同じように見えますが、実際にそうであるかどうかを判断するのに十分なX線を収集できなかっただけです」とウィビソノ氏は述べた。

2017年には惑星表面で光フレアが観測されたものの、検出されたX線のレベルが低すぎたため、極光からの放射かどうかは確認できなかった。研究チームは、NASAのチャンドラX線観測衛星や欧州宇宙機関（ESA）のXMMニュートンといったX線望遠鏡を用いて、より多くのデータを収集する必要がある。惑星は地球から約30億キロメートル離れているため、良好な信号を検出するために接近するのは困難である。

天王星にオーロラが存在するとすれば、その自転軸と磁場の不均衡により、かなり奇妙な現象となる可能性が高い。太陽系の他の惑星は自転しており、磁場は軌道に対して垂直、あるいはほぼ垂直だが、天王星の磁場はほぼ平行である。ウィビソノ氏は、この奇妙な磁場のダイナミクスが、天文学者がより奇妙な天体から放出されるX線を研究するのに役立つかもしれないと期待している。

「中性子星やブラックホールもX線を放射することができるので、天王星がどのようにX線を放射するかについて学んだことを、こうした珍しい天体のいくつかに応用できる」と彼女は結論付けた。

「私たちはジュノーを使って木星がどのようにX線を放射しているかを解明しようとしています。ですから、もし天王星に同様の探査機があれば、そこでも同じことができるでしょう。木星や天王星に探査機を送るのは、最も近い中性子星やブラックホールに探査機を送るよりもはるかに簡単です。なぜなら、それらは私たちからはるかに遠く離れているからです。」®