今週、世界中の宇宙機関や天文台が驚くべき事象を確認した。恒星間彗星3I/Atlasが火星付近で減速し、2025年10月の数日間にわたり、背景の恒星に対してほぼ静止した状態となったのである。地上望遠鏡のネットワークによって検知され、周回探査機によって裏付けられたこの異常事態は、火星から約2700万キロメートルの地点で発生し、NASAや欧州宇宙機関（ESA）のチームは、現代の天体力学を支える前提条件の再検討をすでに余儀なくされている。
恒星間彗星3I/Atlasの減速：観測と検証
停止の第一報は、ミッション・コントロール内で懐疑的に受け止められた。物体が保存則を無視しているように見える場合、テレメトリの不具合、タイミング・エラー、ソフトウェアのアーティファクトが標準的な最初の説明となるからだ。しかし、その後の数週間にわたり、複数の地上天文台による長基線光学位置天文学、宇宙望遠鏡による赤外線および可視光画像、そしてマーズ・リコネッサンス・オービター（MRO）を含む火星周回探査機によるドップラー追跡と撮像など、独立したデータセットの照合が行われた。この三角測量により、原因としての機器バイアスは排除された。その結果、彗星の見かけの固有運動が、遠方の恒星に対して測定可能な時間だけほぼゼロまで低下した後、外側へ向かう双曲線軌道を再開するという、異例かつ再現性のある記録が示された。
観測者たちは、このイベントの発生時間を数時間以内の精度で特定し、太陽放射圧や従来型の彗星のアウトガス放出といった微細な非重力的効果に通常帰せられるものよりも数桁大きい速度変化を測定した。データセットには、高頻度の位置測定、コマの時間タグ付き分光スキャン、および周回探査機による同時期の磁力計とプラズマ観測が含まれている。NASAのミッション分析官は、この出来事を「前例のないもの」とし、フォローアップのモデリングや実験室での作業のための優先データであると述べている。
恒星間彗星3I/Atlasの減速：提案されているメカニズム
古典的な重力では、双曲線脱出軌道上にある物体の一次的な停止を説明できないため、科学者たちは強力かつ突然の制動を引き起こし得るメカニズムの候補について議論している。有力な天体物理学的仮説は、電磁相互作用を挙げている。分光分析により、コマ内の金属粒子の証拠と、核における水氷を上回る二酸化炭素の氷の優位性が示されている。金属を豊富に含む塵は、太陽の紫外線や太陽風にさらされると帯電する。複雑な惑星間磁場構造を持つ領域では、帯電した粒子に働く結果としてのローレンツ力が、原理的には物体に対して実質的な抗力を生み出す可能性がある。
現在研究が進められているもう一つの道は、高密度の太陽プラズマの塊、あるいは一時的な磁気異常との相互作用である。もし3I/Atlasが、適切な方向と磁場強度を持つ局所的なプラズマ構造を通過したならば、彗星の帯電したコマと磁場の結合が、その運動量の一部を相殺するのに十分なほど強力な磁気の「アンカー（錨）」を生み出した可能性がある。より一般的ではあるが可能性の低い説明としては、運動方向と逆向きの推進力を生み出した、ほぼ完全に不均一性のない強力なアウトガス噴出が挙げられる。アウトガスは彗星によく見られる現象だが、運動量をほぼ正確に打ち消すために必要な対称性と規模は、キロメートル規模の不規則な核においては統計的にありそうにないと考えられている。
組成と火星時代の観測機器が記録したもの
火星を周回するハードウェアは、重要な環境データを提供した。周回探査機に搭載された磁力計は、停止期間と一致する局所的な惑星間磁場の一時的な乱れを記録し、プラズマ観測装置は帯電粒子の密度の局所的な上昇を記録した。高解像度カメラは、コマの形態変化と、減速のタイミングと一致する核の微細な振動を撮影した。これらの機器を総合することで、観測された異常のタイミング、規模、空間構造に対して、電磁気およびプラズマ相互作用モデルをテストするために必要な物理的コンテキストが得られた。
軌道モデルと惑星防衛への影響
3I/Atlasの減速イベントによる実務上の影響は即座に現れている。軌道予測ソフトウェアや惑星防衛計画は、重力、太陽放射圧、および比較的特性がよく解明されているアウトガスが小天体に作用する支配的な力であると仮定している。電磁気的あるいはプラズマプロセスによるものであれば、強力で急速な非重力的減速の可能性が実証されたことで、それらのコードを拡張する必要がある。衝突リスクを予測するために使用されるシミュレーションは、そのような相互作用が起こり得る領域において帯電した塵と磁場の結合を含める必要があり、ハザード評価に使用されるモンテカルロ・アンサンブルはそのパラメータ空間を広げるべきである。
これは、地球が突然、予測不可能な衝突に対して脆弱になったことを意味するわけではない。ほとんどの地球近傍天体（NEO）は何年にもわたって追跡されており、その熱特性やアウトガス挙動は測定されている。異常な組成を持つ恒星間からの訪問者や、稀なプラズマ構造内部での遭遇といった特別な状況下においてのみ、予測不可能性が3I/Atlasで見られたものに匹敵することになるだろう。それにもかかわらず、惑星の安全に責任を負う機関は、すでに追加の非重力的力モデルを組み込み、同様の驚きを見逃さないためにどの程度のリードタイムと観測範囲が必要になるかを確認するための感度調査を実施している。
この軌道は現在の理論を超えた新しい物理学を示唆しているのか？
並外れた異常事態は、当然ながら基本物理学に関する推測を呼ぶ。代替的な重力法則、エキゾチックなダークマターとの相互作用、あるいはこれまで未知だった力などである。科学者たちは、並外れた主張には並外れた証拠が必要であることを強調している。現在のデータセットは豊富だが、依然として既知の物理学の範囲内での電磁力学およびプラズマ現象と一致しており、それはめったに観察されない極端な状況下での話である。研究者たちは慎重だ。これが環境に左右される乱雑な古典物理学の現れなのか、それとも新しい物理学への真の指針なのかを判断するには、入念なモデリング、帯電した塵の力学に関する実験室での実験、そして理想的には、他の天体における再現可能なシグナルの検出が必要となる。
現時点では、理論家たちは既存モデルの拡張（磁気流体力学的結合、電荷交換、電磁力学的抗力）を優先している。それらは、得られている観測結果に対して迅速に構築、テスト、検証が可能だからである。これらの道が測定された加速度を再現できない場合にのみ、中核となる法則の根本的な修正がより広いコミュニティで検討されることになるだろう。
科学者たちの次なる注目点
各チームは、2025年10月の遭遇に関するあらゆる痕跡を掘り起こす予定だ。火星周回データのうち、最も価値のある診断材料は、時間分解された磁力計のトレース、プラズマの密度と速度の記録、そしてモデル化されていない加速度を厳密に制限する無線科学レンジングとドップラー残差である。地上の視線速度と位置天文学のアーカイブは、タイムラインを絞り込むために再処理される。実験室での実験は、氷と金属が混ざった粒子の帯電と、帯電した塵の雲と背景磁場との間の力の結合に焦点を当てることになる。
観測面では、サーベイ望遠鏡と彗星観測者たちが、新たに発見された恒星間天体や、金属を豊富に含むコマを持つ彗星に対して、同様の減速エピソードが再発するかを確認するために観測頻度を高めるだろう。また、ミッション・チームは、将来の恒星間からの訪問者に対して、異常な相互作用の最中にその場でのプラズマおよび磁気測定を行うために、高速宇宙船による標的フライバイを正当化できるかどうかも検討している。
現在のところ、3I/Atlasは外側への経路を維持して太陽系を離れつつあり、惑星科学や航空宇宙モデリングの一部を塗り替えることになる一連の疑問を残している。このエピソードは、宇宙が重力だけで満たされた不活性な真空ではないことを思い出させてくれる。それは、適切な条件下では帯電した塵や磁場が大きな物体の動きさえも変え得る、ダイナミックなプラズマ環境なのである。
出典
- NASA（マーズ・リコネッサンス・オービターのテレメトリおよびミッション分析）
- 欧州宇宙機関（光学および画像データ）
- NASAジェット推進研究所（軌道力学およびテレメトリの相互チェック）
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