カイパーベルトとは:太陽系の端

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カイパーベルトとは:太陽系の端

1992年8月30日、最初のカイパーベルト天体(冥王星とカロンの後)が発見されました。1992 QB1と名付けられました。それ以来、何千もの同様の天体がカイパーベルで発見されています。太陽系のこの遠い領域と、そこに隠されているかもしれない謎について説明します。

内容

カイパーベルトとは?

カイパーベルトは、海王星の軌道の外側にある太陽系の円盤状の領域です。太陽から約30~55au離れています。カイパーベルトには、太陽系の形成からの残り物であると考えられている何百万もの氷体が含まれています。カイパーベルトの巨大なサイズにもかかわらず、その中のすべての天体の総質量は、地球の質量の約10%にすぎません

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カイパーベルトの発見者

エッジワース・カイパーベルトまたはカイパーベルトは、天文学者のジェラルド・カイパーとケネス・エッジワースにちなんで呼ばれています。しかし、エッジワースやカイパーはカイパーベルトの発見者ではありません。

海王星軌道より外側の氷の天体の円盤に関する考えは、20世紀前半にさかのぼります。1930年に冥王星が発見されて以来、科学者たちはその近くに他の天体があるのではないかと推測していました。1943年、アイルランドの天文学者ケネス・エッジワースは、太陽系の外側の領域が多数の比較的小さな天体で占められていることを示唆しました。これは、カイパーベルトの発見に対するエッジワースの唯一の貢献でした。その後、1951年に、オランダの天文学者 ジェラルド・カイパーは、海王星の外側にある小さな天体のベルトについて同様の仮説を立てました。しかし、ここで面白い事実があります:カイパーはベルトはもう存在しないと思っていました。カイパーは、冥王星の重力がベルト内の天体をオールトの雲に散らばらせたと信じていました。皮肉なことに、ジェラルド・カイパーは、カイパーベルトの存在ではなく、不在を提案しました

架空の地域についての憶測は何十年も続きました。1992年になって初めて、5年間の調査の後、天文学者デビッド・ジューイットとジェーン・ルーがついにカイパーベルトで最初の天体(1992 QB1またはアルビオン)を発見しました。6か月後、彼らは2番目の天体、1993 FWを発見しました。では、この地域はジュイット・ルー・ベルトと名付けるべきだったのではないでしょうか?少なくとも、ジュイットとルーはベルトの存在を信じていました。

カイパーベルトの形成

約46億年前、太陽系は太陽系星雲と呼ばれるガスと塵の雲から形成されました。星雲からの物質のほとんどは合体して太陽と惑星を形成しましたが、その一部は小さな天体の形で残っていました。

カイパーベルト天体は、太陽系形成の残骸です。火星と木星の間の小惑星帯と同様に、近くに別の巨大惑星が存在しなければ、カイパーベルトは惑星になっていた可能性がありました。海王星の巨大な重力は、岩や氷の小さな塊が1つの大きな天体に合流することを許しませんでした。

カイパーベルト天体

カイパーベルトに生息する天体は、カイパーベルト天体(英:Kuiper belt object、KBO)または海王星横断天体(英:trans-Neptunian objects、TNO) と呼ばれます。NASAによると、現在2千以上のKBOが天文学者に知られています。

主に岩石と金属で構成される主な小惑星帯の小惑星とは異なり、ほとんどのKBOは凍結したメタン、アンモニア、および水で構成される氷体です。また、赤から青、白まで、幅広い色を示すことができます。

KBOのサイズは、大きな岩から直径2,000 km以上のものまでさまざまです。最大のKBOは、冥王星(2,376 km)、エリス(2,326 km)、マケマケ(1,430 km)、およびハウメア(1,632 km)の4つの準惑星です。カイパーベルトにはいくつかの準惑星の候補も含まれています。その中には、オルクス、クワオアー、ゴンゴン、セドナなどがあります。

4つの準惑星に加えて、ゴンゴンとクワオアーは、その周りを周回する衛星を持っています。ハウメアはさえ環があります!また、カイパーベルトには多くの連星(共通の重心の周りを周回する2つの天体)が含まれています。KBOの連星の最も顕著な例は、冥王星 - カロン系です。

カイパーベルトは彗星たちの源と考えられています。彗星は、海王星の重力が衝突するKBOの破片を太陽の方向に押すときに作成されます。ほとんどの長周期彗星が発生するオールトの雲とは異なり、カイパー ベルトは、太陽を周回するのに200年もかからない短周期彗星を生成します。

カイパーベルトプラネット・ナイン

カイパーベルト天体を研究することで、新しい刺激的な仮説が生まれました。天文学者のコンスタンチン・バティギンとマイク・ブラウンは、いくつかのKBOを観察し、それらの軌道の特徴に気付きました。2016年、科学者たちは理論を発表しました。天体の独特の軌道は、冥王星の遥か彼方に位置する未知の惑星の重力の影響によって説明できるのです!架空の海王星サイズの惑星プラネット・ナインと呼ばれていました。質量は地球の5倍から10倍で、公転周期は約10,000地球年です。謎の惑星はまだ発見されていませんが、天文学者はあきらめずに探索を続けています。

カイパーベルトへ行ったことある宇宙船

カイパーベルトの天体を間近で研究した唯一の宇宙探査機は、NASAのニュー・ホライズンズです。それは2006年に打ち上げられ、2015年に冥王星によって飛行されました。その後、2019年に、ニュー・ホライズンズはアロコスと呼ばれる別のKBOを探査し、宇宙船が訪れた太陽系の最も遠い天体になりました。現在、ミッションのチームは、ニュー・ホライズンズがもう一度フライバイを実行するのに適する天体を見つけようとしています。

残念ながら、現在、カイパーベルトへの計画されたミッションはありません。それにもかかわらず、科学者たちは、将来的にマケマケやハウメアのような他のKBOに宇宙探査機を送る可能性を検討してきました。

よくある質問

カイパーベルトで最大の天体はなんですか?

最大のカイパーベルト天体は、直径2,376 kmの準惑星冥王星です。続いて、直径2,326kmの別の準惑星エリスが続きます。

カイパーベルトには惑星の数は何ですか?

海王星の重力の影響により、カイパーベルトには惑星がありません。ただし、カイパーベルトには、正式に認められた5つの準惑星のうち4つ(冥王星、エリス、マケマケ、ハウメア)が含まれています。5番目の準惑星であるケレスは、火星と木星の間の小惑星帯にあります。

カイパーベルトまでに何年ぐらいかかりますか?

カイパーベルトへ行ったことがある唯一の宇宙船のNASAのニューホライズンズは、冥王星に到達するのに9年半かかりました。宇宙探査機は58,580 km/hの速度で移動し、約50億kmの距離を移動しました。2006年の打ち上げの時点で、ニューホライズンズは史上最速の宇宙船であったことに注意する必要があります。

オールトの雲とカイパーベルトの違いは何ですか?

カイパーベルトのように、オールトの雲にも大量の小さな氷の天体が含まれています。ただし、それはカイパーベルトよりもはるかに遠い領域であり、宇宙船がその内側の境界に到達するには約300年かかります。また、それは円盤ではなく、カイパーベルトを含む太陽系全体を取り囲む巨大な球殻です。オールトの雲には何兆もの天体が含まれている可能性があり、ほとんどの長周期彗星の源であると考えられています。

結論:カイパーベルトは、海王星の軌道を超えた小さな氷の天体の広大なリングです。冥王星と他のいくつかの準惑星の本拠地です。皮肉なことに、カイパーベルトの名前は、その存在を予言した人物にちなんで付けられました。カイパーベルト天体の研究は、プラネット・ナイン仮説の出現につながりました。

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画像クレジット:Vito Technology, Inc.
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