太陽系小天体研究の展望 Small Solar System Bodies 内容関口朋彦 ( 北海道教育大学 ) u 太陽系移動天体に対する望遠鏡の指向追尾精度 u 探査機ミッションによる太陽系小天体の研究 u 大口径広視野広帯域分光高空間分解能中間遠赤外スペース小口径機動力の観測諸

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しょうりよしくに
5 years ago
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1 太陽系小天体研究の展望 Small Solar System Bodies 内容関口朋彦 ( 北海道教育大学 ) u 太陽系移動天体に対する望遠鏡の指向追尾精度 u 探査機ミッションによる太陽系小天体の研究 u 大口径広視野広帯域分光高空間分解能中間遠赤外スペース小口径機動力の観測諸々 u やっぱり大口径の深く遠く

2 太陽系天体観測のための望遠鏡仕様移動天体である近地球小惑星アポフィス移動量 :1 時間に 40 程度 Apophis ~ d=300m 程上空 32,500 km 軌道長半径 : AU 近日点距離 : AU 遠日点距離 : AU 公転周期 : 0.89 年日軌道傾斜角 : 年 12 月 30 日

3 太陽系天体観測のための望遠鏡仕様移動天体である : 追尾性能近地球型小惑星 Apophis が 2029 年地球に近接遭遇の際 40 deg/hr 望遠鏡への要求追尾仕様の最大値シーイングサイズを保持して非恒星追尾が可能であること Apophis ~ d=300m 程 2029 年 4 月 13 日上空 32,500km ほぼ静止衛星の距離

4 Adapted from Na-onal Geographic JAXA at Trojan in 2030 NASA New Horizons Pluto in July 2015 NASA Dawn at Ceres in Feb 2015 NASA Dawn at Vesta Jul Aug 2012 ESA RoseKa 2014 NASA Cassini ESA JUICE 2027 NASA Juno in 2016 太陽系小天体研究と太陽系探査ミッション

5 太陽系小天体の研究 / 探査機 ( これまで ) 大型月探査 (Apollo など )/ 外惑星探査 (Voyager, Pioneer) に続き火星 / 金星探査などもハレー彗星探査 1986 年 Giotto, Vega I/II, すいせい / さきがけ, ICE 小天体探査の幕開け彗星探査 Deep Space 年彗星核撮像 / イオンエンジン NASA Stardust 2004 年宇宙塵採取!! NASA Deep Impact 2005 年 370kgのインパクター! NASA 小惑星探査 NEAR-Shoemaker Eros 年直接撮像 NASA はやぶさ Itokawa 年サンプルリターン!! JAXA Dawn Vesta 2011 年 Ceres 2015 年 NASA 土星とその衛星タイタンエンケラドスフェーベ Cassini-Huygens タイタンの大気と表面調査降下機ホイヘンスタイタンに炭化水素の湖沼とCH4 循環?? エンケラドスに水蒸気噴出, NaCl 5.8トン, 原子力電池 3 基, 34 億ドル!! NASA, ESA

6 太陽系小天体 : 今後の探査計画彗星探査 Rosetta 2016 年 67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星核に着陸! ESA 小惑星探査 Dawn Ceres 2015 年到着! NASA 小惑星には水があるのか? はやぶさ JU3 へ 2014 年打ち上げ!2018 年到着!JAXA 始原的 C 型小惑星探査 OSIRIS-REx Bennu (1999RQ36) へ 2016 年打ち上げ! 2019 年到着! ( 将来的な小惑星有人探査の足掛かり ) NASA トロヤ群ソーラーセイルミッション 2022 年打ち上げ (!?) 2031 年到着! 2036 年地球帰還 JAXA( お家芸 (?) 宇宙帆船による ) Don Quijote, 2013/2015?? ESA 冥王星探査 New Horizons 2015 年冥王星に到着! NASA 外縁天体の探査 : 氷微惑星 ( 集合体 ) 木星のガリレオ衛星探査 JUICE 2022 年打ち上げ!2033 年到着! ESA

7 太陽系小天体の地上からの光 / 赤外観測探査機で行けるものは限られている探査機で行くことができた一つのサンプル ( 天体 ) を地上の望遠鏡によって多数個のデータを取得することによって一般化へ ( もし探査機ミッションでサイエンスが終わるなら光赤外の望遠鏡も電波の望遠鏡も太陽系小天体に向けられないことになってしまう ) またミッションに対する支援観測もある自転周期がわからないと探査機はランダーを持って行けない自転位相がわかっていないといけない表面状態がわかっていないとランダー / サンプルリターンができないアルベドがわかってないとカメラが設計できない

8 広視野トロヤ群小惑星のサイズ分布 Yoshida et al, 2007 Suprime-Cam L4 と L5 では違う傾向? トロヤ群小惑星はカイパーベルトからやってきたのか? Horner et al, 2013 Marchis et al, 2006

9 太陽系形成論 : 現代版シナリオ = 惑星大移動 1. 原始太陽系円盤内でのガス惑星移動 (Grand tack 仮説 : Walsh et al., 2011) 2. 数億年年後に軌道不不安定化 (Nice モデル /Jumping Jupiter 仮説 ) Gomes et al. 2005, Morbidelli et al. 2005, Brasser et al., 2009 氷微惑星群木星土星天王星海王星トロヤ群散乱捕獲されたカイパーベルト天体

10 Dynamical Evolution of Our Solar System! Giant planet migration" (Malhotra 1993; Morbideli et al. 2004, 2005)" " Scattered, Resonance Captured" ( Morbidelli & Levison 2003 ) Not yet understood of Inner-Oort cloud!

広視野 73P/Schwassmann-Wachmann 3 の分裂核天体検出と分裂彗星核 Fuse et al, 2007

11 広視野 73P/Schwassmann-Wachmann 3 の分裂核天体検出と分裂彗星核 Fuse et al, x 23 Suprime-Cam 広視野による天体検出には一般的な科学的目的の他スペースガードの意味合いも大きい

12 広視野 10P/ Tempel 2 のダストトレイル天体検出と彗星の尾アマチュアによる彗星ダストトレイルの検出口径 :25.4 cm 撮像範囲 :10

13 広帯域の波長範囲 Centaur 土星ー天王星位の距離の天体 Trojan Centaur Inactive Comet 氷小天体の可視近赤スペクトル比較 Barucci et al, 2006

14 広帯域の波長範囲 Pluto & Triton: VLT Pluto's near-ir spectrum どちらも V14 等 Triton's near-ir spectrum CH4 absorption Protopapa et al. (2007)

15 高空間分解能小惑星のマッピング :Vesta の例近い大きな小惑星なら空間分解

16 冥王星のアルベドマップ (HST)

17 高空間分解能 Size determination of Eris with HST Diameter: 2400 ±100 km Geometric Albedo: Pv = 86% ± 7% Image is smaller than 2 pix. of HST-CCD!! Pixel Size of HST: arcsec. 1875km Image Size of Eris: arcsec. 2400km Deconvolution technique TMT: 0.015"@K Brown et al. 2006

18 大口径内部オールト雲天体の近赤分光 Sedna 軌道長半径 : 510 AU 近日点距離 : 76 AU 遠日点距離 : 976AU 離心率 : 公転周期 : 年軌道傾斜角 : 11.9 今は 87AU で V21 等台近赤外では約 1 等位明るいが見たいのはそこの吸収

19 大口径 V21 等 Near-IR Spectroscopy of TNO TNO 1996 TL66 Pluto

20 中間赤外遠赤外小天体の大きさ測定 TAO-MAX38 による小惑星の測光観測 Mueller, Miyata et al., 2013 in press

21 中間赤外遠赤外 ESO 3.6m 望遠鏡はやぶさ小惑星 Itokawa の熱放射測光中間赤外観測装置 TIMMI2 N バンド測光観測 Sekiguchi et al.2003 N Q バンド測光観測 Mueller, Sekiguchi et al.2005

22 Itokawa のサイズとアルベドの導出 Sekiguchi et al., A&A, 2003 結果有効直径 : 352m (+28/-32) アルベド : 0.23 (+0.07/-0.05)

Imaging by JAXA Hayabusa Spacedraft http://www.jaxa.jp/press/2005/09/20050914_hayabusa_j.

23 Imaging by JAXA Hayabusa Spacedraft Hayabusa: m JAXA / ISAS our study : m (+/-50) (+/-30) (+/-20) Thermal observations allow us to determine the size for unresoleved small objects (for km-size!)

24 中小口径 ( 機動力 ) 2 days after the megaburst Brightness Variation in Optical V- mag. 1' Ishiguro et al., 2010 Date Courtesy of S. Yoshida (

25 中小口径 ( 機動力 ) C/Hale-Bopp の日変化 25

26 中小口径 ( 機動力 ) メインベルトの衝突天体 P/2010 A2 P/2010 A2 Jewitt et al. Nature 467, 817 (2010)

27 中小口径 ( 機動力 ) 例 ) 三鷹 50cm, 木曽 1m, 石垣 1m, Lurin1m はやぶさ 2 ターゲット 1999JU3 のライトカーブ石黒さん ( ソウル大 ) priv. comm. Relative magnitude 中小口径による観測 ( 自転の導出 ) は太陽系小天体の科学的議論に全てに必要 Rotational phase ( ) All lightcurve data folded with hr period

28 スペース赤外分光 ( 大気の窓の外 ) 探査機 Cassini による土星の低アルベド衛星及び Hydrogenated Aromatic Carbon の実験室データと AKARI による彗星核分光 Iapetus の明るい面探査機 Phoebe 探査機水素化芳香炭素 : 加熱後実験室 Iapetusの暗い面裸の彗星核水素化芳香炭素 : 熱履歴無固体表面での反射光が見たい実験室 è 連続スペクトル è 広い波長範囲を歯抜けにならずに ( 波長分解能は要らない )

29 準惑星エリスの近赤外線スペクトル (Keck) Eris V19 等 Brown et al ApJ 冥王星そっくり表面組成状態は冥王星と似ている可能性 Pluto V14 等

30 より深くより遠く拡がる私たちの太陽系 8-10m クラスカイパーベルト領域 (30AU-50AU?) の小天体のサイエンス Sedna, 2008KV42 (Inner-Oort Cloud 天体 ), Eris (Scattered Disk 天体 ) の発見見える太陽系はカイパーベルトからオールト雲へ TMT 内部オールト雲領域 ( 数 100AU-1000AU?) の小天体のサイエンスへ

大口径内部オールト雲天体の近赤分光 Sedna 軌道長半径 : 510 AU 近日点距離 : 76 AU 遠日点距離 : 976AU 離心率 : 0.

31 大口径内部オールト雲天体の近赤分光 Sedna 軌道長半径 : 510 AU 近日点距離 : 76 AU 遠日点距離 : 976AU 離心率 : 公転周期 : 年軌道傾斜角 : 11.9 今は 87AU で V21 等台近赤外では約 1 等位明るいが見たいのはそこの吸収

595 AU Perihelion: q=20.3 AU Eccentricity: e=0.

32 逆行 TNO Scattered TNO? Inner Oort Cloud? Semi-major axis: a=45.5 AU Aphelion: Q= AU Perihelion: q=20.3 AU Eccentricity: e=0.553 Inclination: i= V24 等近赤外では約 1 等位明るいが見たいのはそこの吸収

33 内部オールト雲メインベルト長周期彗星カイパーベルトオールトの雲短周期彗星

34 太陽系小天体の地上からの光 / 赤外観測探査機で行けるものは限られている探査機で行くことができた一つのサンプル ( 天体 ) を地上の望遠鏡によって多数個のデータを取得することによって一般化へ ( もし探査機ミッションでサイエンスが終わるなら光赤外の望遠鏡も電波の望遠鏡も太陽系小天体に向けられないことになってしまう ) またミッションに対する支援観測もあり自転周期がわからないと探査機はランダーを持って行けない自転位相がわかっていないといけない表面状態がわかっていないとランダー / サンプルリターンができないアルベドがわかってないとカメラが設計できない

35 太陽系小天体研究の展望 Small Solar System Bodies 内容関口朋彦 ( 北海道教育大学 ) u 太陽系移動天体に対する望遠鏡の指向追尾精度 u 探査機ミッションによる太陽系小天体の研究 u 大口径広視野広帯域分光高空間分解能中間遠赤外スペース小口径機動力の観測諸々 u やっぱり大口径の深く遠く

高軌道傾斜角を持つメインベルト小惑星の可視光分光観測

高軌道傾斜角を持つメインベルト小惑星の可視光分光観測天文天体物理夏の学校 @ 福井神戸大学 M2 岩井彩背景小惑星岩石質の太陽系小天体であり彗星活動を行わない分類軌道長半径による空間分布可視光波長域のスペクトル形状 ( 大きく 5 種類 ) 空間分布による分類メインベルト ( 小惑星帯 ) 太陽から 2.1-3.3AU 離れた環状の領域軌道が確定した小惑星の約 9 割が存在トロヤ群木星のラグランジュ点