ケンタウルス（太陽系の小さな天体）

2017 年時点での既知の太陽系外天体の位置。
ケンタウロス族は、一般的にカイパーベルトの内側と木星トロヤ群の外側を周回します。
  太陽
  木星トロヤ群 （6,178）
  散乱ディスク （>300）   海王星トロヤ群 （9） 		  巨大惑星：
 · 木星 (J)  · 土星 (S)
 · 天王星 (U)  · 海王星 (N)
  ケンタウロス （44,000）
  カイパーベルト （>100,000）
（スケールはAU、エポックは2015年1月時点、括弧内は天体数）
遠方の小惑星の種類

惑星天文学において、ケンタウルス族は太陽系の小天体で、木星と海王星の間を公転し、1つ以上の巨大惑星の軌道と交差する。ケンタウルス族は一般にこのため軌道が不安定で、そのほとんどすべての軌道の動的寿命はわずか数百万年であるが、[1] 514107 Kaʻepaokaʻawela というケンタウルス族が知られており、これは安定した（ただし逆行）軌道上にある可能性がある。[2] [注 1]ケンタウルス族は一般に小惑星と彗星の両方の特徴を示す。馬と人間の混血である神話のケンタウロス族にちなんで名付けられた。観測では大きな天体に偏るため、ケンタウルス族の総数を決定することは難しい。太陽系内の直径1キロメートル以上のケンタウロス族の数は、44,000個[1]から10,000,000個以上と推定されています。[4] [5]

ジェット推進研究所の定義およびここで使用されている定義に基づくと、最初に発見されたケンタウルス族は1920年の944 Hidalgoである。しかし、1977年に2060 Chironが発見されるまで、ケンタウルス族は独自の種族として認識されていなかった。確認されている最大のケンタウルス族は10199 Charikloで、直径250キロメートルで中型メインベルト小惑星と同程度の大きさであり、環系を持つことが知られている。このケンタウルス族は1997年に発見された。

ケンタウルス族は間近で撮影されたことはないが、2004年にカッシーニ探査機によって撮影された土星の衛星フェーベは、カイパーベルトで発生したケンタウルス族が捕獲された可能性があるという証拠がある。[6]さらに、ハッブル宇宙望遠鏡は、アスボラス8405の表面の特徴に関する情報をいくつか収集した。

ケレスは外惑星の領域で発生した可能性があり[7]、そうであれば元ケンタウロス族と考えられるが、今日見られるケンタウロス族はすべて他の場所で発生したものである。

ケンタウルス族のような軌道をとることが知られている天体のうち、約30個が彗星のような塵のコマを示すことが確認されており、 2060 キロン、60558 エケクルス、29P/シュヴァスマン・ワハマン1の3つは、木星を完全に超えた軌道で検出可能なレベルの揮発性物質の生成を示している。[8]そのため、キロンとエケクルスはケンタウルス族と彗星の両方に分類され、シュヴァスマン・ワハマン1は常に彗星の指定を受けている。52872オキルホエなどの他のケンタウルス族もコマを示したと疑われている。太陽に十分近い距離で摂動を受けたケンタウルス族は、彗星になると予想されている。

分類

ケンタウルス族は、近日点または軌道長半径が外惑星の軌道長半径の間（木星と海王星の間）にある。この領域における軌道の長期的な不安定性のため、2000 GM 137や2001 XZ 255といったケンタウルス族でさえ、現在はどの惑星の軌道も横切っていないものの、徐々に軌道が変化し、1つ以上の巨大惑星の軌道を横切るようになるまで摂動を受ける。 [1]天文学者の中には、外惑星の領域に軌道長半径を持つ天体のみをケンタウルス族とみなす者もいるが、同様に軌道が不安定であるため、この領域に近日点を持つ天体はすべてケンタウルス族とみなす者もいる。

矛盾した基準

しかし、軌道要素の特定の値に基づいて、境界天体を分類するための基準は機関によって異なります。

  • 小惑星センター（MPC）は、ケンタウルス族を、近日点が木星の軌道（5.2 AU < q）を超え、長半径が海王星の長半径（ a < 30.1 AU）よりも短いものと定義しています。[9] MPCは、ケンタウルス族と散乱円盤天体を1つのグループとしてまとめてリストアップすることもあります。[10]
  • ジェット推進研究所（JPL）も同様にケンタウルス族の太陽系長半径aを木星と海王星の長半径aの中間（5.5 AU ≤ a ≤ 30.1 AU）と定義している。[11]
  • 対照的に、Deep Ecliptic Survey（DES）は、ケンタウルス族を力学的な分類体系を用いて定義しています。これらの分類は、現在の軌道を1000万年にわたって拡張した場合の挙動の変化をシミュレートした上で算出されています。DESでは、ケンタウルス族を、シミュレーション中のどの時点においても、瞬間的な（接触する）近日点が海王星の接触する長半径よりも小さい非共鳴天体と定義しています。この定義は、惑星横断軌道と同義であり、現在の軌道における寿命が比較的短いことを示唆しています。[12]
  • コレクション「海王星以遠の太陽系」（2008年）では、木星と海王星の軌道長半径の間にあり、木星を基準としたティセランパラメータが3.05を超える天体をケンタウロス族と定義し、木星を基準としたティセランパラメータがこれより小さく、カイパーベルト天体を除外するために土星までの中間地点（ q ≤ 7.35 AU）で任意の近日点カットオフを設けた天体を木星族彗星と分類し、海王星よりも大きな軌道長半径を持つ不安定な軌道上にある天体を散乱円盤のメンバーと分類している。[13]
  • 他の天文学者は、ケンタウルス族を、海王星の軌道の内側にある近日点と共鳴せず、今後1000万年以内にガス巨星のヒル球を横切る可能性が高い天体と定義することを好みます。 [14]そのため、ケンタウルス族は内側に散乱し、一般的な散乱円盤天体よりも強く相互作用し、より速く散乱する天体と考えることができます。
  • JPL小天体データベースには910個のケンタウロス族天体が登録されている。[15]さらに、 近日点が天王星の軌道（q ≤ 19.2 AU ）よりも近い太陽系外縁天体（海王星の長半径よりも長い、つまり30.1 AU ≤ a ）が223個存在する。[16]

曖昧なオブジェクト

Gladman & Marsden (2008) [13]の基準では、一部の天体が木星族彗星に分類される。エケクルス( q = 5.8 AU、T J = 3.03 ) とオキルホエ( q = 5.8 AU、T J = 2.95 ) は、伝統的にケンタウルス族に分類されてきた。また、伝統的に小惑星と考えられていたものの、JPL によってケンタウルス族に分類されたイダルゴ( q = 1.95 AU、T J = 2.07 ) も木星族彗星に分類される。29P /シュヴァスマン・ヴァッハマン( q = 5.72 AU、T J = 2.99 ) は、定義によってはケンタウルス族と木星族の両方に分類されている。[要出典]

分類方法の違いによって分類される他の天体としては、 (44594) 1999 OX 3が挙げられます。この天体は、軌道長半径が32 AUですが、天王星と海王星の両方の軌道を横切っています。Deep Ecliptic Survey (DES) では、ケンタウルス族の外側の天体として分類されています。一方、ケンタウルス族の内側の天体としては、近日点距離が木星に非常に近い(434620) 2005 VD が、JPLとDESの両方でケンタウルス族として分類されています。

カイパーベルト天体のケンタウルス族領域での進化に関する最近の軌道シミュレーション[4]により、5.4 AU から 7.8 AU の間に短命の「軌道ゲートウェイ」が特定され、全​​ケンタウルス族の 21% がここを通過し、その中には木星族彗星となるケンタウルス族の 72% が含まれる。この領域を占める天体は 4 つ (29P/シュヴァスマン-ワハマン、P/ 2010 TO 20 LINEAR-Grauer、P/ 2008 CL 94 Lemmon、2016 LN8 ) が知られているが、シミュレーションによると半径 1 km を超える未検出の天体が約 1000 個以上ある可能性がある。このゲートウェイ領域の天体は著しい活動を示すことがあり[17] [18]、ケンタウルス族と木星族の彗星の種族の区別をさらに曖昧にする重要な進化の遷移状態にある。[要引用]

命名規則

国際天文学連合の小天体命名作業部会（WGSBN、旧小天体命名委員会[19] ）によると、軌道長半径が30 AU未満（海王星の軌道内側）で近日点距離が5.5 AUを超える（木星の軌道外側）ケンタウロス族は、半人半馬の生き物である神話のケンタウロスにちなんで命名されることになっている。[20] : 8  WGSBNは技術的には海王星を横切る太陽系外縁天体（長半径> 30 AU、近日点< 30 AU）をケンタウルス族として数え、別の命名方式のために予約しており、[20] : 8 この方式は2007年にこれらの天体の最初の65489 Ceto–Phorcysと42355 Typhon–Echidnaに命名されたときに採用された。[19] : 286  WGSBNによれば、海王星を横切る太陽系外縁天体は神話のキメラにちなんで命名されなければならず、[20] : 8 これにはハイブリッドや形状を変える神話上の生き物が含まれる。[19] : 286 このカテゴリで命名された天体の一例として471325 Taowuがあり、その名前の由来は人間、トラ、イノシシのハイブリッドであると言われている。[21]

軌道

分布

既知のケンタウロス族の軌道[注2]

この図は、既知のケンタウルス族の軌道を惑星の軌道との関係で示しています。選択された天体については、軌道の離心率が赤い線（近日点から遠日点まで伸びる）で表されています。

ケンタウロス族の軌道は、非常に離心率が高いもの（フォロス、アスボルス、アミュコス、ネッソス）から、より円形のもの（カリクロー、土星横断星 テレウス、オキルロエ）まで、広範囲の離心率を示しています。

軌道パラメータの範囲を説明するために、図には非常に珍しい軌道を持ついくつかのオブジェクトを黄色で示します。

12個以上のケンタウルス族が逆行軌道を描いていることが知られています。その軌道傾斜角は、比較的小さいもの（例えば、ディオレツァの160° ）から非常に大きいもの（120°未満、例えば( 342842) 2008 YB 3 [22]の105° ）まで様々です。これらの高軌道傾斜角逆行ケンタウルス族のうち17個は、星間起源であると議論されています。[23] [24] [25]

軌道の変更

アスボルスの今後5500年間の軌道長半径。現在の軌道要素に関するわずかに異なる2つの推定値を用いて算出。4713年の木星衝突以降、2つの計算結果は異なる。 [26]

ケンタウルス族は軌道共鳴によって保護されていないため、その軌道は 10 6 – 10 7 年のタイムスケールで不安定になります。 [27]たとえば、55576 Amycusは天王星の 3:4 共鳴付近の不安定な軌道にあります。[1]軌道の力学的研究によると、ケンタウルス族であるということは、カイパーベルトから木星族の短周期彗星に移行する途中の天体の中間軌道状態である可能性が高いことが示されています。(679997) 2023 RB は、 2201 年に土星に大接近することで軌道が著しく変化します。

天体はカイパーベルトからの摂動を受け、海王星を横切る軌道を描き、その惑星と重力的に相互作用する（起源理論を参照）。その後、ケンタウルス族に分類されるが、その軌道は無秩序であり、ケンタウルス族が1つ以上の外惑星に繰り返し接近するにつれて比較的急速に進化する。一部のケンタウルス族は木星を横切る軌道に進化し、近日点が太陽系内部に縮小され、彗星活動を示す場合は木星族の活動彗星として再分類される可能性がある。このように、ケンタウルス族は最終的に太陽または惑星に衝突するか、惑星、特に木星に接近した後に星間空間に放出される。[要出典]

身体的特徴

2004年にカッシーニ・ホイヘンス探査機によって撮影された土星の衛星「フェーベ」は、捕獲されたケンタウロス族ではないかと推測されている。

準惑星や小惑星と比較すると、ケンタウルス族は比較的小さく、距離も短いため、表面を遠隔観測することはできませんが、色の指標やスペクトルから表面の組成や天体の起源についての手がかりを得ることができます。[27]

色

ケンタウロスの色の分布

ケンタウルス族の色彩は非常に多様であり、表面構成に関する単純なモデルはもはや不可能である。[28]横の図では、色指数は青（B）、可視（V）（つまり緑黄）、赤（R）のフィルターを通して見た天体の見かけの等級を表す指標である。この図は、色指数が既知のすべてのケンタウルス族について、これらの違いを（誇張した色で）示している。参考までに、2つの衛星、トリトンとフェーベ、そして惑星火星がプロットされている（黄色のラベル、縮尺は実寸大ではない）。

ケンタウロスは 2 つのクラスに分類されるようです。

この色の違いを説明する理論は数多くありますが、大きく分けて 2 つのカテゴリに分けられます。

  • 色の違いはケンタウロスの起源や構成の違いから生じます（起源は下記を参照）。
  • 色の違いは、放射線や彗星の活動による宇宙風化の程度の違いを反映しています。

第二のカテゴリーの例として、フォロスの赤みがかった色は、放射線照射を受けた赤色有機物のマントルによるものと説明されている。一方、キロンは周期的な彗星活動によって氷が露出しており、青灰色の指標を示している。しかし、活動的なケンタウロス族は青色（キロン）から赤色（166P/NEAT）までの範囲に及ぶため、活動と色の相関関係は明確ではない。[29]あるいは、フォロスはカイパーベルトから最近追い出されたばかりで、表面の変化プロセスがまだ起こっていない可能性もある。

デルサンティらは、放射線による赤化と衝突による赤化という複数の競合するプロセスを提案している。[30] [31]

スペクトラ

スペクトルの解釈は粒子サイズなどの要因によって曖昧になることが多いですが、スペクトルは表面組成に関する洞察を提供します。色と同様に、観測されたスペクトルは様々な表面モデルに適合します。

いくつかのケンタウロス族の惑星[27]（2060 ケイロン、10199 カリクロー、5145 フォロスなど）で水氷の存在が確認されています。水氷の存在に加えて、他にもいくつかのモデルが提唱されています。

カイロンは最も複雑な構造をしているように見える。観測されたスペクトルは観測期間によって変化する。活動が低調な時期には水氷の痕跡が検出され、活動が活発な時期には消失した。[33] [34] [35]

彗星との類似点

38P彗星は1982年から2067年の間に木星、土星、天王星に接近し、ケンタウルス族のような行動を示した。[36]

1988年と1989年に行われた近日点付近での観測では、キロンはコマ（表面から蒸発するガスと塵の雲）を示していることがわかった。そのため、典型的な彗星よりもはるかに大きく、いまだ議論が続いているものの、現在では小惑星と彗星の両方として公式に分類されている。他のケンタウロス族についても彗星のような活動が監視されており、これまでにエケクルス 60558と166P/NEAT の2つがそのような活動を示している。166P/NEAT はコマを示している状態で発見されたため、軌道はケンタウロス族のものであるが彗星に分類されている。エケクルスはコマを示さずに発見されたが、最近活動を開始したため[37]、現在では彗星と小惑星の両方に分類されている。全体として、活動が検出されているケンタウロス族は約30個あり、活動している天体は近日点距離が短い天体に集中している。[38]

エケクルス[8] とカイロン[39]では微量の一酸化炭素が検出されており、そこから算出されたCO生成率は、観測されたコマを説明するのに十分であると計算されました。エケクルスとカイロンの両方から算出されたCO生成率は、ケンタウルス族に分類されることが多い別の遠距離活動彗星である29P/シュヴァスマン・ヴァッハマン彗星[ 17]で典型的に観測される値よりも大幅に低いものでした。

ケンタウルス族と彗星の間には明確な軌道上の区別はありません。29P /シュヴァスマン・ヴァッハマン彗星と39P/オテルマ彗星はどちらも典型的なケンタウルス族の軌道を周回するため、ケンタウルス族と呼ばれてきました。39P/オテルマ彗星は現在は活動していませんが、1963年に木星の摂動によってケンタウルス族の軌道に取り込まれるまでは活動していたと見られていました。[40]微弱な38P/ステファン・オテルマ彗星は、木星の軌道から5AU離れた近日点距離にあったとしても、コマを示さない可能性が高いでしょう。2200年までに、78P/ゲーレルス彗星はケンタウルス族のような軌道へと外側へ移動すると考えられます。[要出典]

自転周期

これらのカイロンとカリクローの光度曲線の周期図解析から、それぞれ5.5±0.4時間と7.0±0.6時間という自転周期が得られる。[41]

サイズ、密度、反射率

さまざまな大型ケンタウロスの大きさ、アルベド、色の比較を示すインフォグラフィック
測定された直径を持つ、さまざまな大型ケンタウロス族のサイズ、アルベド、および色の比較。

ケンタウルス族の直径は数百キロメートルに達することもあります。最大のケンタウルス族は直径300キロメートルを超え、主に20天文単位以上の距離に生息しています。[42]

起源の仮説

ケンタウロスの起源に関する研究は近年大きく進展しているものの、物理的データが限られているため、結論を導き出すのは依然として困難です。ケンタウロスの起源については、様々なモデルが提唱されています。

シミュレーションによると、カイパーベルト天体の中には、軌道が摂動を受け、その結果、天体がケンタウルス族のように弾き出される可能性があることが示されている。散乱円盤天体は力学的にはそのような弾き出しの最も良い候補である（例えば、ケンタウルス族はカイパーベルトから内側に摂動を受けた「内側」散乱円盤天体の一部である可能性がある）が、その色はケンタウルス族の二色の性質とは一致しない。プルティノはカイパーベルト天体の一種で、同様の二色の性質を示すが、冥王星による摂動のために、すべてのプルティノの軌道が当初考えられていたほど安定しているわけではないという示唆がある。[43]カイパーベルト天体に関するより多くの物理的データにより、さらなる発展が期待される。

いくつかのケンタウルス族は、おそらく木星との接近遭遇中に引き起こされた断片化エピソードに起源を持つ可能性があります。[44]ケンタウルス族の2020 MK 4、P/2008 CL94（レモン）、P/2010 TO20（リニア-グラウアー）の軌道は、最初に発見されたケンタウルス族である29P/シュヴァスマン・ヴァッハマン彗星の軌道に近く通過しており、活動時にこれらの天体のいずれかが29Pのコマを横切る接近遭遇が発生する可能性があります。[44]

少なくとも1つのケンタウルス族、2013 VZ 70は、衝突、断片化、または潮汐破壊によって土星の不規則衛星群に起源を持つ可能性がある。[45]

著名なケンタウロス

名前年発見者半減期[1]
（前へ）		クラス[a]
2060年 カイロン1977チャールズ・T・コワル1.03万SU
5145 フォラス1992スペースウォッチ（デイヴィッド・L・ラビノウィッツ）128万SN
7066 ネッスス1993スペースウォッチ（デイヴィッド・L・ラビノウィッツ）490万SK
8405 アスボラス1995スペースウォッチ（ジェームズ・V・スコッティ）0.86万SN
10199 カリクロー1997スペースウォッチ1030万年あなた
10370 ヒロノメ1995マウナケア天文台630万国連
54598 ビエノール2000Marc W. Buie他?あなた
55576 アミカス2002パロマーのNEAT1110 万英国
  1. ^ クラスは、天体の近日点と遠日点の距離によって定義されます。S は土星近くの近日点/遠日点、U は天王星近く、N は海王星近く、K はカイパーベルト内であることを示します。

参照

説明ノート

  1. ^ この考えに対する批判については以下を参照: [3]
  2. ^ この図では、その長半径が木星と海王星の間にある天体はケンタウロス族に分類される。

参考文献

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ウィキメディア コモンズには、ケンタウルス族 (小惑星)に関連するメディアがあります。
  • ケンタウロス族と散乱円盤天体のリスト
  • 天体生物学百科事典のケンタウロス、天文学と宇宙飛行
  • ホーナー、ジョナサン；リカウカ、パトリック・ソフィア (2010). 「惑星系トロヤ群 ― 短周期彗星の主な発生源か？」国際宇宙生物学誌9 (4): 227– 234. arXiv : 1007.2541 . Bibcode :2010IJAsB...9..227H. doi :10.1017/S1473550410000212. S2CID  53982616.
  • NASAのWISE、謎のケンタウロス族が彗星である可能性を発見（2013年）
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