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年間特集：彗星■彗星入門
森谷友由希（『天文教育』編集委員／広島大学宇宙科学センター ）

図 1 に 1997 年に太陽に近づき、明るくな

1. はじめに
今年はパンスターズ彗星とアイソン彗星のったヘール・ボップ彗星（C/1995 O1）の写

ふたつの明るい彗星が太陽に近づき、日本か真を、図 2 に彗星の模式図を載せます。彗星らも肉眼で見えるくらい明るくなると期待さを可視光で見ると主に「コマ」と「尾」の 2れています。パンスターズ彗星（C/2011 L4）

つの部分から成り立っていることが分かりまは 2013 年 3 月上旬に太陽に最も近付き、日す。
「コマ」は目で見た時に明るく光っている

本からは 4 月頃に見えると予測されています。 光芒で、特に中心部が強く光っています。コ
一方で、アイソン彗星（C/2012 S1）は 2013

マの中には核（彗星核）と呼ばれる、氷と固年 11 月下旬に最も太陽に近付き、日本から体微粒子（塵：ダスト）でできた直径数 100mは 12 月頃に見える予定です。

から数 km の個体部分が存在していますが、このように、明るい彗星で賑わう 1 年、いわば「彗星年」を更に盛り上げるため、『天文コマと尾の強い拡散光の為に可視光では直接見ることができません。

教育』では年間特集を予定しています。各彗

コマから伸びているのが彗星の「尾」で、星の見どころについては他の天文雑誌にゆず

大きく広がった塵の尾と淡いイオンの尾の 2りますが、本号から一年間、彗星について多種類が主に見られます。これに加えて太陽と岐に渡る記事を掲載する予定です。

反対方向に直線状に伸びる中性ナトリウムの本記事では年間特集の導入として、彗星の尾が見られることがあります。

正体や命名の仕方、パンスターズ彗星とアイソン彗星がどのように発見されたのかについてご紹介します。
2. 彗星とは？
2.1

彗星はどんな構造をしているのか？

彗星は別名「ほうき星」と言われるように、ほうきのような長い尾を持つのが特徴的です。
英語で彗星を意味する”comet”など多くのヨーロッパ言語でも、ギリシャ語で『長い髪の星』を意味する”komētēs”が語源となってい図1

ヘール・ボップ彗星ます。では彗星はどういう構造をしているのESO の web サイト[2]から借用。矢印は太陽の方でしょうのか。[1]を参考に見ていきましょう。 向を示す。下側に見えているのが塵（ダスト）
ここでは太陽から大体 1 天文単位の距離にまの尾、上にあるのがイオンの尾である。先端でで近付いた場合の構造について紹介します。

一番明るく輝いている部分がコマである。

天文教育 2013 年 1 月号（Vol.25 No.1）

彗星入門

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から結晶質および非晶質のシリケイト（ケイ酸塩鉱物）、炭素質の粒子が含まれていることが分かっています。結晶質シリケイトは非晶質シリケイトが原始太陽系円盤の内側で加熱されて結晶化したものと考えられている為、これらが氷と一緒に存在していることは原始太陽系円盤中で動径方向、つまり円盤の内側から外側、或いはその逆方向への質量輸送が図2彗星の模式図あった可能性を示 しています。更に、1999

縮尺は実際を反映していないので注意。

年 に NASA に よ り 打 ち 上 げ ら れ た 探 査 機
STARDUST が 2006 年にヴィルド第 2 彗星

コマや尾といった構造は彗星核からガスや(P/1978 A2、81P/Wild 2)の彗星塵と星間塵の塵が放出されることで形成されています。彗

サンプルを地上に持ち帰ることに初めて成功

星核が H2O（水）を主成分とする氷と塵からし、調査の結果やはりシリケイトなどの高温なる固体核であるといういわゆる「汚れた雪凝縮物が存在していることが明らかになりま玉」モデルを最初に提唱したのはＦ・Ｌ・ホした。

イップルで 1950 年代のことでした。1986 年

氷と塵から成り立っている彗星核が太陽にに各国の探査機がハレー彗星（P/1682 Q1、近付くと表面から揮発性成分が昇華し、彗星

1P/Halley）の直接観測を行い、初めて彗星核中に含まれる塵がガスの圧力によって放出

核を直接撮像して以来、いくつかの彗星核がされ、コマを形成します。コマの彗星核近傍探査機で直接観測されてきました。この結果、では、ガスと塵の数密度（単位体積当たりの彗星核の表面について共通する特徴がいくつ粒子の個数）は高いですが、核から離れるにかみられることが分かりました。

つれて低下します。

まず、彗星核は可視光を殆ど反射せず、（ア彗星核近傍ではガスの膨張によって温度がルベドが 4%）特に短波長の方では殆ど見え急激に下がります。しかし、昇華した分子はません。次に、塵やガスは特定の領域から集太陽の紫外線を浴びて光解離反応（光を受け中して放出されています。但し、この活動領ることで進む化学反応のこと）を起こす為、域と表面地形の関係は未だにはっきりとはし解離エネルギーが運動エネルギーに変換されていません。更に、彗星核表面の大部分はマコマ中のガスは再び加熱されます。彗星の温ントル層に覆われ H2O の氷を殆ど露出して度分布は光解離で加熱される分子(主に H2O)いません。彗星核の内部構造については解明の存在量に依存しますが、H2O が多いとコマされておらず、今後の課題となっています。の平均温度が高くなることが分かっています。

彗星核に含まれる揮発性成分は H2O が殆

コマの外側は太陽放射圧が塵粒子の運動に影どを占め（7 割以上）、次いで CO（一酸化炭

響を与えない範囲で球対称になっており、そ素）、CO2 （二酸化炭素）が多く存在する他、の範囲は塵の大きさに依存すると考えられて

星 間 空 間 で も検 出 さ れ て い る様 々 な 分 子 がいます。

0.1～1%程度含まれています。一方で難揮発彗星核から放出された塵やガスがコマを形

性成分の塵は彗星ごとにサイズ分布や氷との成すると、その外側が太陽の影響を受けて尾質量比が異なっています。中間赤外線の観測を形成します。前述した通り、彗星には 3 種

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年間特集：彗星■

類の尾が存在しており、それぞれ形成に関わされています。他にも、電波ではコマ中のガっている太陽の影響が異なります。まず、イスが冷却されるときに、分子の回転遷移によオンの尾についてです。イオンや電子など荷る放射が観測されています。太陽風中の高階

電粒子の運動は磁場が存在すると磁束の方向電離イオンが彗星コマ中の中性ガス分子と衝に凍結されます。コマ中のガスが電離してイ突し、より低いエネルギー状態に遷移するとオンと電子に分かれると、彗星自身は磁場をきに放射される X 線も観測されています。

持たないので、これらの荷電粒子は太陽風磁尚、彗星核が太陽から遠く離れたところに場（惑星間磁場）に沿った方向に運動します。

存在し、塵やガスの放出が殆どない場合には、その為、イオンの尾は太陽とは反対の方向に彗星核そのものによる太陽光の反射や熱放射伸びた構造になっています。可視光で光ってが観測されています。

いるのは主にCO+ 、CO2+ 、H2O+などのイオンです。

2.2

塵の尾の形成は、太陽放射圧の影響で、彗星核から放出された塵に働く太陽の重力が、彗星はどこから来るのか？

では、その彗星核はいったいどこから来ているのでしょうか。

実質的に弱くなることに起因します。このた太陽系に存在する惑星は原始太陽系円盤中め、塵は彗星核と異なる軌道を運動します。に形成された微惑星が合体集積して形成され太陽放射圧と太陽重力の比は塵の散乱特性でたと考えられています。特に氷雪限界線より決まっており、塵のサイズ、組成形に依存しも外側で形成された微惑星は氷と塵が混ざっています。もし彗星核からの塵の放出速度がており、氷微惑星と呼ばれています。氷微惑

無視できるならば、塵の尾は彗星の軌道面内星の内、惑星に取り込まれなかったものがオに分布し、薄い構造になるはずです。

ールトの雲(Oort cloud)やエッジワース－カ

最後に、ナトリウムの尾の形成は、核からイ パ ーベル ト(Edgeworth-Kuiper belt)と い放出されたナトリウム原子が太陽放射圧を受った太陽系外縁部の構造を形成していると考けることに起因します。中性ナトリウムは波えられています（図 3 参照）。彗星は、オー長 589nm に強い電子遷移を持ちます(D 線)。

ルトの雲やカイパーベルトに残存している微太陽スペクトル中にも同波長の吸収があるの惑星（太陽系外縁天体：TNO 天体[3]）が惑で、太陽との相対速度がゼロである場合には星の摂動や銀河潮汐力、太陽系と恒星や巨大光りませんが、太陽に対して相対速度を持つ分子雲との接近遭遇などの原因によって太陽場合にはドップラー効果により D 線から僅系内部へ到達する軌道に進化したものと考えかにずれた波長の強い太陽放射にさらされ、られています。彗星の起源のより詳しい内容

放射圧を受けることで中性ナトリウムが光り、 は[5]をご覧ください。
尾が形成されます。
このように、彗星のコマや尾は彗星核が太2.3彗星の名前について陽に近付くことで昇華したガスや塵、イオン

ところで、彗星の名前はどのように付けらなどによって形成されています。可視光かられているのでしょうか。彗星の名前は IAU

近赤外線では主に塵やガス、イオンが太陽の（International Astronomical Union：国際光を散乱することで光っています。中間赤外天文学連合）によると次のように定められてから長波長側では塵そのものの熱放射が観測います。まず、名前と符合がつけられるのは天文教育 2013 年 1 月号（Vol.25 No.1）

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記事に出てくる彗星にはよく使われる名称以外にもこの符号を載せているので参考にして下さい。現在、632 個の彗星[7]に符号と名称がつけられています。
では現在の規程はどのようにできたのか、[8]を参考に少し歴史を遡ってみたいと思います。
最初に天文学的に彗星と定義づけられたものは、ご存知の方も多いと思いますが、ハレ図 3

オ ー ルト の 雲と 太 陽 系 外 縁 天 体 領 域

ー彗星です。この天体はエドウィン・ハレー（エッジワース‑カイパーベルト）の模式図が 1607 年と 1682 年に見えた彗星が再び現れ図中の数字は天文単位を示している。（理科年ると予言し（1705 年のことでした）、実際に表のオフィシャルサイトより[4]）1758 年に再発見されたことからハレー彗星と名付けられました。

彗星候補天体の内、その軌道が確定したもの

ハレー彗星の例に倣って、19 世紀までは 2に限ります。軌道が確定すると、発見時期や回以上出現して初めて彗星に名前がつけられ周期性に関連した符号[6]と、発見した人や研る、という慣習がありました。つまり、長い究グループ、プロジェクトに則した名前が付周期で太陽の周りを回っているために一度しけられ、『符号 (名前)』の様式で書かれます。

か現れていない彗星には名前がなく、ただ発その時、どの名前をつけるが相応しいか IAU

見年と見つかった順を示すアルファベットやの 16 人からなる専門の委員会で議論が行わ番号で表された符号がつくだけでした(例えれます。この規程にのっとると、パンスター

ば 1810a,1810b,……とか 1805 I, 1805 II な

ズ彗星は C/2011 L4 (PANSTARRS)、アイソど)。19 世紀中頃になると、このような彗星

ン彗星は C/2012 S1 (ISON)と表示されます。にも発見者の名前が付けられましたが、あく符号は太陽系内の小天体全てに共通するものまでも括弧書きとして登場するだけでした。

であり、C/は彗星(Comet)を表します。彗星

現在の規程ができるきっかけとなったのはの中でも 200 年以下の周期で太陽に近づくも19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけて、同じのは P/と表されます(Periodic)。次の 4 桁の発見者の名前がついた彗星がいくつも登場し数字は発見年で、続いて 1 年のどの時期に発たことです。当時は発見者の名前が同じ場合見されたかを示すアルファベットがきます。には、例えば Tempel 1, Tempel 2 のように名

このアルファベットは 1 月の前半を A、後半前と番号がついていました。しかし、この頃を B…というように続き、12 月の後半は Yには何度も現れる彗星には通し番号が付けらになります(紛らわしいので I は用いません)。

れていたことから冗長であることと、名前が最後に発見された順を示す番号が付けられまいたずらに複雑になることから、2003 年 3す。従って、パンスターズ彗星は『2011 年 7月に IAU が彗星の命名についてガイドライ

月前半に 4 番目に発見された彗星』、アイソンを設けた時に名前の後ろに番号を付けないン彗星は『2012 年 9 月後半に 1 番目に発見方針を立て、以降番号はつかなくなりました。

された彗星』ということを意味します。この天文教育 2013 年 1 月号（Vol.25 No.1）

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年間特集：彗星■

3. 彗星のサーベイ計画
さて、今年見ることのできるパンスターズ
彗星とアイソン彗星はどちらも大規模なサーベイ観測プロジェクトで発見された天体です。
どちらも地球に近付く天体やスペースデブリなどを監視する目的としていますが、現在このように地球近辺の物体を監視・観測するプロジェクトがいくつか行われています。これらのプロジェクトによって小惑星や TNO天体、彗星が近年次々と見つかっています。
3.1

図4

パンスターズ望遠鏡

パ ン ス タ ー ズ 望 遠 鏡 (Pan-STARRS: thePanoramicSurvey

Telescope&

パンスターズ望遠鏡の試作機（PS1）の写真[9]RapidResponse System)はハワイ大学天文学研究

ハワイ諸島から観測できる全天の 3/4 の領域所(IfA UH)が中心になって開発されている広（約 30,000 平方度）を監視する予定です。

視野サーベイ用望遠鏡計画です[9]。
地球に近付く小惑星や彗星を監視するのが3.2

アイソンネットワーク

主な目的ですが、同じ視野を何度も繰り返し

ア イ ソ ン ネ ッ ト ワ ー ク (ISON:

観測する為、恒星、銀河、宇宙論といった他

International Scientific Optical Network)の分野へのデータの応用も期待されています。 はロシア科学アカデミー

ケルディシュ数学

パンスターズ望遠鏡は直径 1.8m の鏡を 4研究所(KIAM RAS)が中心となって進めていつ持つ望遠鏡として運用される予定ですが、る観測プロジェクトです[10]。2004 年にプロその支持方法などについては現在議論中です。 ジェクトが開始して以降、ロシアやヨーロッ
1 つの鏡が持つ視野は約 3 度あり、4 つ合わ

パを中心に 10 ヶ国以上の研究機関が持つ 30せると 7 度の視野になります。更に、4096以上の観測所が協力して地球近傍、特に静止個（64 個×64 個）の CCD を並べて 14 億も軌道や地球低軌道付近に存在する天体やスペの画素数をもった CCD カメラを使い（1 ピクースデブリ、探査機、宇宙船などの軌道を調セルあたり 0.3 角秒の精度で撮像）、位置精度査、監視しています。小惑星の発見をはじめ、の高い広視野の観測を実現する予定です。

発見された太陽系外縁天体や彗星の軌道の追現在は試作機をかねた 1 枚の 1.8m 鏡から跡、小惑星や彗星の測光観測も行っており、なる第 1 望遠鏡(PS1、図 4)がハワイ州のマウ

これまでに彗星に関してはこれまでに 1 つ軌イ島、ハレアカラ山で運用されており、これ道を確定させています[7]。

までに 27 個の彗星を発見しています(軌道が観測所によって(1) 静止軌道上にある明る確定して符号がついているもののみ)[7]。将い（16 等級以上）移動天体のサーベイ観測を

来、4 つの鏡を組み合わせるときにはハレアする、(2) 静止軌道や静止トランスファ軌道カラ山かハワイ島のマウナケア山かのどちら上の暗い移動天体（16 等級以下）を追跡する、かに建設される予定ですが、いずれにしても(3) 静止軌道や地球高軌道上の明るい移動天

天文教育 2013 年 1 月号（Vol.25 No.1）

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[2] ESO の web サイトより
http://www.eso.org/public/images/phot-m
ar14-hbs-2/[3] 2006 年 8 月以降エッジワース－カイパーベルトに存在する微惑星などを太陽系外縁天 体 （ TNO 天 体 ： Trans-NeptunianObject）と呼ぶことが推奨されています。
[4] http://www.rikanenpyo.jp/kaisetsu/ten
図 5

アイソンネットワークに参加している

mon/tenmon_011.html[5] 大西浩次（2013）天文教育 2013 年 1 月観測所のマップ[10]Vol.25 No.1, pp. 10 - 17
体を追跡する、(4)小惑星の調査をする、とい[6] 彗星の中には比較的短い周期で太陽に近った 4 つの役割を分担して行っています。

付き再発見されるものがあります。その場静止軌道上に存在するスペースデブリなどの移動天体を、大体 1 ヶ月に 10 個程度のペースで発見し続けており、静止軌道上に 1557個（2011 年 2 月 1 日時点）、その他の軌道上では 1699 個（2010 年 9 月 1 日時点）の移動合、再発見時の通し番号も暫定的に付けられます。
[7] 本稿執筆時点(2013 年 1 月 6 日)での情報です。
[8] 国際彗星季刊誌の web サイト(英語)
http://www.icq.eps.harvard.edu/cometna

天体を発見しています。
アイソンネットワークに参加する観測所はmes.html

年々増えており、また自動観測システムや広[9] パンスターズ望遠鏡の公式サイト(英語)

視野の望遠鏡の導入も進められている為、今http://pan-starrs.ifa.hawaii.edu/public/h後の移動天体監視や発見に期待です。

ome.htmll[10] アイソンネットワークの公式サイト(ロ4. おわりにシア語)

今回は年間特集の第 1 回目として彗星の基

http://lfvn.astronomer.ru/main/pulcoo.htm

礎知識について紹介しました。今後は 1 年のアイソンネットワークの成果や出版物がま間に、彗星の最先端の研究に始まり、歴史上とめられている web サイト（英語）の彗星の紹介、また思い出の彗星なども取り

http://lfvn.astronomer.ru/main/english.htm

上げて行く予定です。会員の皆様の彗星にまつわるエピソードも募集していますので、是非ご投稿下さい！

文献[1] 渡部潤一・井田 茂・佐々木晶 編（2008）『シリーズ現代の天文学第9巻

太陽系と惑星』、日本評論社

天文教育 2013 年 1 月号（Vol.25 No.1）

森谷 友由希