【情報発信】冥王星の大気、急速に崩壊中か －星を隠す瞬間の観測によって初解明－

有松亘 理学研究科研究員を中心とする研究グループは、ハワイ・ハレアカラ山頂の東北大学T60望遠鏡を使用して、2019年7月に冥王星によって恒星が隠される「掩蔽 (えんぺい) 」とよばれる現象の観測に成功しました。

掩蔽観測データを詳細に解析した結果、掩蔽観測時の冥王星の大気圧が2016年の観測結果と比べて約20%低下したことを発見しました。1988年に冥王星の大気が発見されて以来、その大気圧は単調に上昇しつづけてきましたが、本結果はこれまでの観測傾向とは真逆の変化を示しています。今回発見された急速な大気圧の低下は理論モデルでも予測されておらず、現在の冥王星では予想外のペースで大気の主成分である窒素ガスが表面に凝結して凍りつき、大気の崩壊が進んでいる可能性があります。

今後も恒星掩蔽を継続的に観測することで、いまだ謎の多い冥王星の大気の特性と今後の運命が明らかになると期待されます。
本成果は、2020年6月15日にヨーロッパの国際学術誌「Astronomy & Astrophysics」にオンライン掲載されました。なお本論文は掲載論文のなかでも特に注目すべき論文として、同誌編集者が選ぶハイライト論文に選出されました。
　

■論文情報
論 文 名：Evidence for a rapid decrease in Pluto's atmospheric pressure revealed by a stellar occultation in 2019（2019年の恒星掩蔽観測によって明らかになった、冥王星の大気圧の急激な低下の証拠）掲 載 紙：Astronomy & Astrophysics著　者：K. Arimatsu, G. L. Hashimoto, M. Kagitani, T. Sakanoi, Y. Kasaba, R. Ohsawa, S. UrakawaD O I：10.1051/0004-6361/202037762

＜詳しい研究内容について＞
冥王星の大気、急速に崩壊中か―星を隠す瞬間の観測によって初解明―


＜お問い合わせ＞
はしもとじょーじ
岡山大学 大学院自然科学研究科・教授
TEL : 086-251-7886
E-mail : george◎cc.okayama-u.ac.jp
※@を◎で置き換えています。

図１. 急速な大気の崩壊が進んでいる可能性がある冥王星の想像図。(左)ニューホライズンズ(図中左より)が最接近した2015年および2016年と比較して、(右)本研究で掩蔽観測に成功した2019年には大気圧が急速に低下していたと推定される。 Credit: 有松亘/AONEKOYA


図2. 本観測の概略図。冥王星が恒星を覆い隠す「掩蔽」時に恒星からの光が冥王星の大気を通過すると、大気がレンズのような役割をはたして屈折し、冥王星の内側にまわりこむ。この掩蔽の瞬間を、東北大学ハワイ・ハレアカラ観測所のT60望遠鏡を使用して観測した。 Credit: 有松亘/AONEKOYA (枠内画像Credit: 東北大学)


図3. T60望遠鏡によって観測された、掩蔽の際の恒星(+冥王星)の明るさの時間変動。観測点を誤差棒つきの黒丸で示している。大気が存在しない場合には恒星の明るさが潜入時と出現時に瞬間的に変化するため、点線のような明るさの変化をするが、大気屈折の効果によって、実際にはよりなだらかな明るさの変動が観測される。黒曲線は大気屈折の効果を考慮したシミュレーションで、観測結果をよく再現している。このシミュレーションと観測値との比較によって、掩蔽観測から冥王星の地表付近の気圧を測定する。 Credit: Arimatsu et al. Astronomy & Astrophysics, 2020 を改変


図4. 過去の掩蔽観測(誤差棒つき黒丸)および本研究(誤差棒つき赤四角)から判明した、冥王星の表面付近(冥王星中心からの半径1215 km)での大気圧の時系列変化。大気の発見された1988年から2015-2016年にかけて、ばらつきはあるもののほぼ単調に大気圧が上昇している。本結果は過去の観測結果と異なり、2016年の観測結果と比較しておよそ21%気圧が低下したことを示している。 Credit: Arimatsu et al. Astronomy & Astrophysics, 2020 を改変

http://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id728.html