20万個の小惑星の起源は、消滅した少数の親小惑星に遡る

家族は、弱点や確執、スージーおばさんがあのことをしたときの面白い逸話など、さまざまな形で「外の世界」に存在します。あの逸話は覚えていますよね。しかし、小惑星の家族は「外の世界」を宇宙空間にまで高めます。

小惑星は太陽系の周りを回る無意味な岩の塊だと思う人もいるだろうし、それはまったくその通りだ。しかし、これらの岩の塊には興味深い起源の物語があり、地球上の科学者たちは今もその物語を解明しようとしている。

Nature Astronomyに掲載された論文で、研究者らは、小惑星の大きさと太陽の周りの軌道を観察することで、太陽系内の小惑星の85%を約6つのファミリーに分類できることを発見した。各ファミリーの系譜は、太陽系の初期に遡る、より大きな親天体（小さな惑星または小惑星）にまで遡る。

当時の太陽系は今よりはるかに混雑しており、小惑星や衛星、微惑星が新しく形成された惑星や互いに衝突し、親天体は揺さぶられ始めました。今日見られる小惑星となった天体は、最終的に何千もの小さな破片に分裂し、太陽を周回する同じ巨大な岩石に存在していなくても、偏心軌道で概ねまとまって親天体の遺産を守りました。

小惑星族という考えは新しいものではない。1918年、平山清次という日本人研究者が、いくつかの小惑星の軌道に類似した要素があることに気づきました。

「[平山氏は]小惑星の軌道要素、つまり軌道離心率（円からのずれ）と軌道傾斜角（太陽系面に対する傾き）がランダムではないことに気付きました。同じ軌道離心率と軌道傾斜角を持つ小惑星のグループがいくつかありました」とネイチャー・アストロノミー誌の論文の主執筆者であるスタンリー・ダーモット氏は言う。平山氏は、同様の特徴を持つ小惑星のグループを「ファミリー」と呼んだ。

それ以来、天文学の進歩により、数十万個の小惑星が発見され、新たな族も現れた。しかし全体的には、いくつかの例外を除いて、平山の考えは過去100年間にわたって維持されてきた。

「軌道要素のクラスター化が存在するかどうかを調べる研究により、小惑星の約半分だけがファミリーを形成していることが判明しました。残りの半分は分類できないため、非ファミリーと呼ばれています」とダーモット氏は言う。「私たちの研究により、ファミリーと非ファミリーの区分はおそらく誤りであることが分かりました。」

「私たちが発見したのは、これらの軌道要素と小惑星の大きさの間にも関係があることです」とダーモット氏は言う。彼と彼の同僚は、小惑星の大きさと、内側の小惑星帯内のさまざまな大きさの小惑星の分布を調べ、さらに多くの小惑星をファミリーの枠に組み入れることができ、調べた小惑星の 85 パーセントを約 6 つのファミリーに分類し、それぞれにそのグループの中で最も大きい天体の名をつけた。

ベスタ、フローラ、ニサ、ポラナ​​、エウラリア、ハンガリアがあります。おそらくこの中で一番有名なのはベスタで、2011年にNASAのドーン宇宙船が訪れました。

小惑星の軌道は、木星や土星の重力が宇宙の岩石を引っ張るため、時間の経過とともにわずかに変化する。他の研究者らはこれらの軌道の変化を分析し、記録していたが、ダーモット氏とその同僚は、これらの変化が小惑星の大きさとどのように関係しているかを調べた。

「内側の小惑星帯では、大きな小惑星の方が小さな小惑星よりも傾斜角が大きいようだということが分かりました。これは非常に奇妙な観察結果です」とダーモット氏は言う。

さらに詳しく観察してみると、そのパターンはファミリー小惑星と「非ファミリー」小惑星の両方で一貫しており、両者の間に何らかの関連があることを示唆していることに気づいた。

「同じ傾向が見られるということは、同じファミリーに属していたに違いない」とダーモット氏は言う。多くの研究者が「ファミリーに属していない」小惑星と考えていたものは、おそらくかつてはこれら6つのファミリーの一部だったのだろう。過去40億年の間に軌道が変化したため、単に疎遠になっただけなのだ。

ダーモット氏らが分析した20万個の小惑星は、NASAがこれまでに特定した78万292個の小惑星のほんの一部にすぎない。選ばれた小惑星はすべて、地球に近い内側小惑星帯にある。内側小惑星帯は中部小惑星帯や外側小惑星帯よりも研究が進んでいる領域だ。今後、中部小惑星帯と外側小惑星帯のグループを研究する計画がある。

小惑星について学ぶべきことはまだまだたくさんあり、それを学ぶ方法もたくさんある。ダーモット氏が行ったような統計分析に加えて、地球に到達した小惑星の破片である隕石の分析も進行中であり、また、小惑星の領域を訪問する 2 つのエキサイティングなミッションもある。NASA の OSIRIS-REx と日本のはやぶさ 2 はどちらも、今後数年以内に小惑星からサンプルを地球に持ち帰ることを目標としている。

「ほんの少しの塵しか得られません」とダーモット氏は言う。「しかし、ほんの少しの塵で素晴らしいことができるのです。」