最近まで盛り上がっていた“ハレー人気”は鎮まり、マスコミの関心は再び芸能人の 話題に戻ってしまいました。そのような現在、過去の彗星の研究について私たちは生徒 に何を教えたらよいのでしょうか？宇宙空間では８つの探査機がこの彗星のごく近く、 あるいは遠く離れた場所を通過し、地上からは何百もの観測装置が興味深いこの氷の 訪問者に向けられましたが、そこからいったい何がわかったのでしょうか？
現在でもデータの解析や研究は世界中の大学や天文台で進行中ですが、 「教室の中の宇宙」の読者のみなさんには、今回の新たな発見をいくつか 紹介したいと思います。
送られてきた画像は、非常に衝撃的なものでした。核は球形でなく、むしろ殻のない 巨大なピーナッツのような不規則な形をしていたのです。探査機の中でハレー彗星に 最も近づいたヨーロッパのジオットからの画像によれば、彗星の核は長さ 約15km、幅8kmでした（添付されたボックスを見て、 これらの数字を彗星の他の部分や太陽系の他の天体の大きさと比較してみて下さい）
ジオット探査機（とロシアのベガ探査機）による画像は、彗星の核が 予測されていたよりもずっと暗かったことも示していました。表面のほとんどはかなり 黒いので、照らされた光の約4%しか反射していません。黒いビロードよりも低い反射率 です！天文学者たちはこの暗い物質の正体について次のように考えています。彗星が 太陽に近づくにつれて揮発性の高い氷が蒸発し、その後に残されたダストと分子が 混ざり合ったものだろうと。画像には、この暗い表面から明るいガスとダストが間欠的 に噴き出している様子が写っています。
実際、彗星核が予想以上に暗かったため、ジオット探査機による撮影は ほとんど失敗しています。最接近の決定的瞬間を迎えるとき、探査機は遠距離にある ので、地球からの命令は即座に伝わりません。そのため、撮影の一連の操作は、探査機 に搭載されているコンピュータの指示で行われていました。天文学者たちは、彗星の 核の明るさを氷の反射程度と予測していたので、カメラが“見る”最も明るい物体が 画面の中央にくるように、カメラ制御のプログラムを組んでいました。実は、最も 明るいところは間欠的に物質が噴き出している場所だったのです。しかし、 幸運なことに、どの画像にも、どこかしらに核が写っていました。
微細構造を引き出すためのコンピュータ処理をしたジオット探査機による
画像では、核表面にいくつかのクレーターやアメリカ西部で見られるメーサのような
形状も写し出されていました。彗星が太陽に近づいたときにコマや尾になる物質を放出
している噴出口の大きさは、核表面の10%程度にすぎません。この噴出口は、太陽に
照らされているときだけ活動的になり、彗星の自転のために“夜”の側に移るとすぐに
口を閉じてしまうようです。
ハレー彗星のスケールモデル
ハレー彗星の核を本物のピーナッツの大きさ（約4cm）に縮小してみましょう。この
スケールに直した場合、３月にジオット探査機が最接近したときのハレー彗星の
各部分の大きさや太陽系の大きさは、どれぐらいになるでしょうか。
彗星のコマ（核から蒸発したガスと放出された塵の雲）は約270mの大きさになり、 東京ドームよりもやや大きいサイズです。彗星の構造の中で最も大きな水素コロナ （本文参照）は33kmにもなり、ほとんどの町の大きさよりも拡がっています。
また、同じスケールでは、太陽は直径5kmのガス球、地球は直径約35mの岩石球で あり、3月14日には太陽は彗星から約500km、地球も彗星から別の方向にやはり500km 離れた位置にあったことになります。
ジオット探査機は、内部コマの膨大なガスと塵の嵐の中に突入して、核から 600kmのところまで近づきました。先ほどのスケールにあてはめると、ジオットの大きさ は小さな埃にすぎず、ピーナッツから1.5mの距離を通過したことになります。
（学習の進んだ生徒には、このスケールモデルの計算を自分でやらせてみるのもよい でしょう。そうすれば、その結果を長く忘れることはないと思われます。）
パイオニア探査機がこの春、ハレー彗星の周囲に観測した水素コロナは 大きさ2,000万kmにも成長していました。これは、太陽のおよそ15倍の大きさに相当し、 この時期のハレー彗星の水素コロナは太陽系で最も大きな構造体の一つだったという ことになります。
ハレー彗星の観測から、氷で覆われた核の内部の温度が実に面白い変化を示している ことがわかりました。３月の探査機の測定によれば、太陽に面している側の核外層の 温度は約330K（57゜C）になっていました。彗星に近い条件下で氷を昇華させるのに 必要な温度は約215Kなので、この温度の違いの分だけ核表面が過熱され、まだ氷の状態 でいる核内部の深い（冷たい）層へ熱が伝わっていきます。そこで昇華したガスは、 核表面に開いた噴出口から外に流れ出し、ジオット探査機のカメラが捉えた 明るいジェットとして姿を見せるのです。
緻密で巧妙な試みの中で、カイパー航空天文台（91cm望遠鏡を搭載した改造ジェット 機）で観測を行った天文学者たちのグループは、噴き出している様々なタイプの分子の 特性から、ハレー彗星の核内部の固体の氷の温度を見積もることに成功しました。 それによると、この彗星の核内部の温度は35Kという低温であるということがわかった のです。絶対0度よりもわずか35度しか高くありません。
一方、ハレー彗星の核がむき出しのピーナッツの形をしていたことを知って、過去に 出現した彗星の中には、太陽の熱を浴びて2つかそれ以上に分裂したものがあったことを 多くの天文学者が思い出しました。ずっと遠い将来のハレー彗星回帰のときには、 ひょっとしたら、2つのハレー彗星が夜空に同時に出現して、私たちを楽しましてくれる かもしれません（もし人類が愚かな行為で自滅せずに、それまで生き長らえたとした ら、の話しですが）。
意外なことに、他の恒星の周りにも惑星があるかどうか、未だにわかっていません。 私たちは、そのような惑星の存在を強く信じています。数多くの有力な理論によれば、 さまざまな恒星が生まれるときに、惑星も一緒に形成されると主張されています。 しかし、今日でのところ、私たちの太陽系外に惑星が存在するとの確かな根拠は何も ありません。
数年前、太陽系近傍の数個の恒星の動きの中に、惑星の存在のために生じていると 思われるふらつきを天文学者たちが発見したという報道があり、大騒ぎになったことが ありました。そのような観測がどのように行われたか理解するために、恒星の周りを 適当な大きさの惑星が回っていると考えてみましょう。惑星がある位置にあるとき、 その引力のために恒星はわずかに引き寄せられます。次に、惑星が軌道上を反対側へ 回ると、恒星は今度はさっきと反対側にわずかに引き寄せられることになる、という わけです。
残念ながら、遠くからはそのような惑星をまったく見ることができません。何しろ 暗すぎるのです。私たちが見るのは、それよりもずっと明るい恒星です。恒星の動きを 何年間にもわたって非常に精密に測定することができれば、惑星の引力のために最初は ある側に、次はその反対側に引き寄せられるというような、ごく小さなふらつきを検出 できるかもしれません。そのような方法は理論的には問題はないのですが、実際に やろうと思うと、悲しくなるほど困難なものとなります。
例題として、恒星を太陽系に最も近いケンタウルス座プロキシマ星とし、問題として いる惑星を太陽系で最も大きな木星であるとして、この惑星が太陽系の木星と同じよう な軌道を描いてこのケンタウルス座プロキシマ星の周りを回っていると考えましょう。 数十年間でこのケンタウルス座プロキシマ星に観測されるふらつきの大きさはどの ぐらいでしょうか？答は約0.032秒角、約130km離れたところから見た十円玉の大きさ に相当します。
何年か前、ある天文台の天文学者たちは、太陽系近傍の恒星を数十年間の観測して、 いくつかの恒星でそのようなふらつきを発見したとの報告をしました。しかし その後は、彼ら自身も他の天文学者たちも、これらの発見を再確認することはできて いません。おそらく、その数十年間に生じた望遠鏡の小さな変化が、見せかけの ふらつきを作り出していたのでしょう。いずれにしても、そのような疑いのある恒星を さらに数十年間は注意深く観測して、果たしてふらつきがあるのかないのか、もし あったなら、その原因が（暗い小さい恒星というより、むしろ）惑星なのかどうかを はっきりさせることの必要性は誰もが認めるところでしょう。
ところで、私たちの銀河系には数千億個の恒星がありますが、それらの周りにはどの 程度惑星があるのでしょうか。最近、そのような惑星の存在の謎を解く新しい魅惑的な 手がかりが、いろいろな分野で研究している天文学者たちによって次々と発見されて います。
この褐色矮星は、van Biesbroeck 8と呼ばれる星の周りを回っています（この呼び名 は発見した天文学者の名前から付けられています）。このVB8（愛情をこめて発音しやす いようにこう呼ぶことにしましょう）は、私たちの知る最も暗く冷たい星の一つで、 へびつかい座の方向に約21光年の距離にあります。このVB8がかすかにふらついている ことは、1983年にアメリカ海軍天文台の天文学者たちによって発見されました。
このような冷たく暗い連星系は可視光よりも赤外線で観測され易いことから、 McCarthy と Probstは、アリゾナ州のキット・ピーク天文台の口径4mの望遠鏡を 使って、この恒星の赤外線撮影を短時間露出でたくさん行いました。ふたりは、その ままでは見過ごされてしまうような非常にかすかな微細構造を明らかにするために、 特殊なコンピュータ技術を駆使して、これらの短時間露出画像を慎重に重ねていきま した。そして、（天文学者の頭痛の種である雨の晩によって隔てられた）数晩にわたる 10,000枚の画像を用いて、赤外線でこの恒星の約16分の1の明るさの近接した伴星を 発見したのです。
さらなる観測から、その天体の直径がおよそ木星ぐらいで、太陽から木星の距離と 同じぐらいの軌道を回っていることがわかりました。しかし、その質量と温度は、 この天体がふつうのものではないことを示していました。見積もられた質量は木星の 約40倍、表面温度は1400Kでした。惑星にしては重すぎるし熱すぎる、恒星になるには 冷たすぎるし軽すぎる。こうして、その天体は褐色矮星らしいという初めての例となり ました。
ただし、重要な注意をしておく必要があります。この記事が印刷されつつある頃、 このVB8の周りの暗い伴星の再確認を試みていた2つの天文学者のグループが不成功を 報告しています。当の発見者たちでさえ、より確かな証拠が得られるまでは、自分たち の観測が受け入れられることについては慎重な姿勢をとっています。
今のところ、この天体は VB 8Bという最も聞き取りにくい名前で知られています。 学校の生徒たちは、この天体の名前についての提案（"Starbit","Farheat","Mongo"な ど）を McCarthy博士に既に送っています。しかし、その名前が前例になるであろうこと を考えると、この天体が確実に存在するのか、その正体は何か、同じような天体がどれ くらいあるのか、などが確認されるまで、名前を付けるのは待った方がよさそうです。
この観測が確認されれば、私たちが考えている疑問に対して持つ意味は非常に大きい ものになるでしょう。
残念なことに、惑星のような一つの大きな塵の塊は、小さな塵粒子の巨大な集まりと 比べて、光線を散乱する効率がずっと低いことが知られています。そのため、これらの 恒星のどれかに惑星があったとしても、現在の技術では見ることは難しいのです。とは いえ、ふたりの天文学者が、チリの山岳地帯の山頂にある大型望遠鏡に特殊なエレクト ロニクス検出器を取り付けて、このような恒星のひとつである画架座ベータ星の 周りのディスクの写真を撮影しています。この画架座ベータ星の周りのディスクは、 冥王星の軌道の何十倍も広がっています。
最近、HL Tauと呼ばれるおうし座の恒星が注目を集めています。この若い 恒星の周りには、木星10個分もの質量のガスや塵があって、私たちの太陽系のおよそ3倍 の大きさのディスクになって回っていることが、電波観測から明らかにされています。 この系が惑星を形成していると明言することはできませんが、惑星をつくるだけの 材料が存在していることは確かです。
このように、宇宙のどこかで惑星がすでに形成されたか、あるいは形成されている かもしれないという兆しはあっても、決定的な証拠がないまま、私たちはじらされ続け ています。いつの日か、他の恒星の周りに惑星が発見されたとしたら、それらの惑星の なかに、私たちの地球と同じように、生命が存在できるような環境が整っているものが あるかどうか、思いを巡らすことになるのは当然でしょう。そのような話題は、SF作家 や映画製作者がよく取り上げていますが、いずれ将来の「教室の中の宇宙」 でも扱われることになるでしょう。
このスライドセットは、非営利団体である太平洋天文学会から入手できます。郵便料 金と手数料込みで16.50ドルを下記宛に送って下さい。
A.S.P. Halley Slide Set Dept. 1290 24th Ave. San Francisco, CA 94122
下に並べたアルファベット文字（教室では別紙にコピーして配布して下さい）の中に は、天文に関連した英単語がたくさん隠されています。ひとつの単語は、このパズルの 中のどの場所のどの文字から始めてもかまいませんが、次の文字は隣接した場所に移動 して選ばなければいけません。天文に関する単語を作ることができる限り、上下左右、 斜め、と自由に向きを変えながら進むことができます。
例題：５行目の中央のMからスタートして、斜め上のA、下がってR、右に行って S、--これで MARS ができますね。
O P L S C M T M 成績評価の例:
S M A U R E V I 25 語 = 天文台長
T I B T N Y T Q 21 語 = 天文学教授
D E P E O A U P 15 語 = 助教授
I P R O M R S L 11 語 = 大学院生
J U N I D A T A 9 語 = 観測助手
Puzzle (c) 1980 Dennis Schatz
編集者注： このパズルで作られた単語の数の最高個人記録は64個 です。もちろん、単語の数は、あなたが“天文用語”とみなす許容範囲に依存します。 図書館での課題として、このパズルを使っている授業もあります。
翻訳担当 ： 瀬戸美紀、 岡崎 彰