東大,地球接近小惑星の高速自転を動画で観測

東京大学の研究グループは,東京大学木曽シュミット望遠鏡に搭載された可視光動画カメラトモエゴゼンを用いて,直径100m以下の微小小惑星60天体に対する毎秒2フレームの動画観測を行ない,そのうち32天体の自転周期の推定に成功した(ニュースリリース)。

小惑星は地球などの惑星と同様に自転運動しており,その自転周期は太陽輻射に起因するヨープ効果によって変化することが知られている。ヨープ効果は直径が小さい天体に対してより強く作用する。

ヨープ効果により自転が加速した小惑星はその物質強度が許容する臨界自転周期に達すると遠心力による破壊が起こる可能性がある。もし明確な臨界自転周期があれば,微小天体の自転周期分布から微小天体の物質強度がわかる。

しかし,微小小惑星の自転周期の測定は困難なため,臨界自転周期が存在するのか,そもそも微小小惑星の自転周期分布がヨープ効果の予測にしたがうのかなど,分かっていないことが多い。

小惑星の見かけの大きさは自転に伴って変動するため,明るさの時間変化から微小小惑星の自転周期を推定できるが,現在行なわれている大型望遠鏡による観測は長時間露光観測のため,高速自転による光度変動を見逃している可能性がある。また,地球に接近する軌道をもつ小惑星は地球接近時に見かけ上明るくなる。

地球–月間距離の3倍以内まで接近するような微小小惑星は最接近時の数時間から数日の間しか観測できないため,微小小惑星の自転周期を推定するためには,小惑星発見直後に即時に高い時間分解能で追跡観測する必要がある。

研究グループは,長野県にある可視光動画カメラトモエゴゼンを用い,発見した小惑星23天体を含む合計60天体の微小小惑星を観測した。発見直後の小惑星を数時間から数日以内に即時に追跡観測し,微小小惑星の観測可能時間の困難性を克服した。

観測した小惑星の多くは地球–月間距離の3倍以内の領域を通過する天体だった。1天体あたりおよそ20分間,毎秒2フレームの観測を行ない,32天体の自転周期の推定に成功した。うち13天体は60秒以下の周期で高速に自転していた。

しかし,ヨープ効果を考慮すると直径10m以下の小さな小惑星は自転周期10秒以下にまで回転が加速されるはずだという。観測で発見された自転周期10秒以下の小惑星は1天体のみで,ヨープ効果の予測とは非整合的だった。

そこで研究グループは検証を重ね,近年提唱された小惑星の表面に沿う方向の熱伝導を考慮したヨープ効果(接線ヨープ効果)により観測結果を説明できることを示した。

研究グループはこの成果が,地球に接近する小惑星がどのような作用を受けながら地球近傍にやってくるのかという力学進化の解明に繋がるとしている。

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