彗星

context: 彗星は、尾が伸びた姿から日本語では箒星(ほうきぼし、彗星、帚星)とも呼ばれる。英語ではコメット(comet)と呼ばれる。天体写真が似るため流星と混同されがちであるが、天体観望における見かけの移動速度は大きく異なり、肉眼による彗星の見かけ移動は日周運動にほぼ等しいため、流星と違い尾を引いたまま天空に留まって見える。彗星と小惑星とは、コマや尾の有無で形態的に区別するため、太陽から遠方にあるうちは、彗星は小惑星と区別が付かない。彗星は、太陽からおおよそ3AU(天文単位)以内の距離に近づいてから、コマや尾が観測されることが多い。その位置は火星軌道と木星軌道のほぼ中間に当たる。太陽に近づく周期(公転周期)は、約3年から数百万年以上まで大きな幅があり、中には2度と近づかないものもある。軌道による分類の節を参照のこと。
qas: question: 彗星と小惑星が太陽から遠方にあるうちに区分しにくいのは、何の識別が難しいからか?
answers: text: コマや尾の有無

question: 彗星とよく混同されるのは、何?
answers: text: 流星

question: 彗星を流星や小惑星と区分する主な基準となる部分は、どこか?
answers: text: 尾

question: 彗星の大きな特徴となるのは、何か?
answers: text: 尾

context: 彗星が太陽に近づいた時に放出された塵は流星の元となる塵の供給源となっている。彗星の中には肉眼でもはっきり見えるほど明るくなるものもあり、不吉なことの前兆と考えられるなど、古くから人類の関心の的となってきた。いくつかの明るい彗星の出現の記録は、古文献などに残っている。古代ギリシアの時代から長い間、彗星は大気圏内の現象だと考えられてきたが、16世紀になって、宇宙空間にあることが証明された。彗星の性質などには未だに不明な点も多く、また近年は太陽系生成論の方面からも大きな関心が寄せられ、彗星の核に探査機が送り込まれるなど、研究・観測が活発に続けられている。彗星には、発見報告順に最大3人まで発見者(個人またはチーム、プロジェクト)の名前が付けられる。彗星を熱心に捜索する「コメットハンター」と呼ばれる天文家もいるが、20世紀末以降は多くの彗星が自動捜索プロジェクトによって発見されるようになっている。2006年8月にプラハで開かれた国際天文学連合(IAU)総会での決議により、彗星は小惑星とともにsmallsolarsystembodies(SSSB)のカテゴリーに包括することが決定された。これを受け、日本学術会議は2007年4月9日の対外報告(第一報告)において、2007年現在使われている「彗星」「小惑星」等の用語との関係については将来的に整理されることを前提とした上で、smallsolarsystembodiesの訳語として「太陽系小天体」の使用を推奨した。
qas: question: 流星は何からの塵で形成されるの?
answers: text: 彗星

question: 彗星が大気圏内の現象だと考えられたのは、何世紀になる前までのことですか?
answers: text: 16世紀

question: 彗星に対する研究・観測が活発に続けられているのは、どの時代の考えが間違っていたという証明がなされたからか?
answers: text: 古代ギリシア

question: 2006年8月にプラハで開かれた総会では、彗星と小惑星をあるカテゴリーに分類すると決定したが、そのカテゴリーを日本語では何と言うか?
answers: text: 太陽系小天体

context: 彗星の本体は核と呼ばれる。核は純粋な氷ではなく、岩石質および有機質の塵を含んでいる。このことから、彗星の核はよく「汚れた雪玉」に喩えられる。核の標準的な直径は1-10km程度で、小さく暗いものでは数十m、非常に大きいものでは稀に50kmほどに達する。質量は、大きさによってかなり異なってくるが、直径1km程度の彗星で数十億トン単位、10km程度の彗星で数兆トン単位であると考えられる。これは、地球の山1つ分ほどに相当する。自らの重力で球形になるには質量が足りないため、彗星の核は不規則な形をしている。氷の構成成分を分子数で見ると、たとえばハレー彗星の場合、80%近くは水(H2O)で、以下量の多い順に一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、アンモニア(NH3)、メタン(CH4)と続き、微量成分としてメタノール(CH3OH)、シアン化水素(HCN)、ホルムアルデヒド(CH2O)、エタノール(C2H5OH)、エタン(C2H6)などが含まれる。さらに鎖の長い炭化水素やアミノ酸などのより複雑な分子が含まれる可能性もある。双眼鏡や望遠鏡で見た時に青緑色に見えるのは、これらの微量成分が太陽光で解離してできるC2(炭素が2つ繋がったもの)やCNなどのラジカルの輝線スペクトルが強いためである。2009年には、NASAの探査機スターダストによるミッションで回収された彗星の塵から、アミノ酸のグリシンが発見されたことが確認された。
qas: question: 彗星の本体は何によく喩えられるの?
answers: text: 汚れた雪玉

question: ハレー彗星の氷の構成成分を分子数で見たとき、水の次に量が多いのは何ですか?
answers: text: 一酸化炭素

question: 彗星の塵にグリシンが含まれていることを確認したのは、どの機関の探査によることか?
answers: text: NASA

question: ハレー彗星の氷の構成成分を分子数で見たとき、量が最も多いのは何ですか?
answers: text: 水

context: 塵の成分はケイ酸塩や有機物を始めとする炭素質である。ケイ酸塩は結晶質と非晶質の両方を含む。通常、ケイ酸塩が結晶化するには数百度の高温が必要であり、彗星は、低温でできる氷と高温でできるケイ酸塩結晶が混じり合っている点で珍しい。彗星の核は、太陽系に存在する物体の中でも最も黒い天体である。探査機ジオットは1986年にハレー彗星の核に接近し、核の光のアルベド(反射能)が4%しかないことを発見した。また探査機ディープ・スペース1号も2001年にボレリー彗星に接近して観測を行い、核の表面のアルベドが2.4%から3%程度しかないことを発見した。これは、月やアスファルトの光のアルベドが7%なのと比較するとかなり小さい値である。複雑な有機化合物がこのような暗い表面を構成していると考えられている。太陽によって表面が熱せられると揮発性の化合物が、特に黒っぽい傾向のある長鎖の化合物を残して蒸発して飛び去ってしまい、石炭や原油のように黒くなる。彗星の表面が非常に黒いため、熱を吸収して外層のガスが流出する。
qas: question: この文書で紹介されている、彗星の核を観測を行い核の光のアルベドを測った探査機のうち、どれがより早く探査を行いましたか?
answers: text: ジオット

question: 各探査によると、ハレー彗星とボレリー彗星とうち、どの彗星のアルベドがより高かったか?
answers: text: ハレー彗星

question: 彗星が黒いのは、ある性質を持った化合物が高温の影響を受けるからであるが、その性質とは何か?
answers: text: 揮発性

question: 探査機ジオットはハレー彗星に、探査機ディープ・スペース1号はボレリー彗星に接近して観測を行ったが、それは何を測るためだったの?
answers: text: アルベド

context: 太陽から遠い所では、低温のため核は全て凍りついており、地球上から見てもただの恒星状の天体にしか見えない。しかし、彗星が太陽に近づいていくと、太陽から放射される熱によってその表面が蒸発し始める。それに伴って発生したガスや塵は、非常に大きく、極めて希薄な大気となって核の周りを球状に覆う。これはコマと呼ばれる(これは「髪」という意味であり、実際に古くは日本語訳されて「髪」と呼ばれることもあった)。コマの最外層は水素のガス雲となっており、水素コロナと呼ばれる。そして、太陽からの放射圧と太陽風により、太陽と反対側の方向に尾が形成される。尾には、ダストテイル(塵の尾)という、塵や金属から構成された白っぽい尾と、イオンテイル(イオンの尾)またはプラズマテイルという、イオン化されたガスで構成される青っぽい尾がある。ダストテイルは曲線状となる。これには、核から放出された塵が独自の軌道で公転するようになり、徐々に核本体から遅れていくため、また、太陽の自転により太陽風が渦巻いていたり、太陽の光の圧力(光圧)の影響なども受けていたりするためなどの理由がある。2007年のマックノート彗星や歴史上の大彗星のいくつかでは、何本もに枝分かれしたダストテイルが扇状に広がって見えた。これに対し、イオンテイルは、ガスが塵より強く太陽風の影響を受け、太陽の引力よりも磁場に従って運動するため、太陽のほぼ反対側に直線状に伸びていく。ただし、太陽風の乱れによって、時には折れ曲がったりちぎれたりするなど、激しい変化を見せることもある。なお、地球が彗星の軌道面を通過するとき、彗星の曲がった塵の尾と地球との位置の関係で、尾の一部が見かけ上太陽の方向に伸びているように見えることがあり、アンチテイルと呼ばれる(アラン・ローラン彗星(C/1956R1)のアンチテイルは殊に有名である)。実際には太陽に向かって尾が伸びているわけではなく、あくまでも視覚上の錯覚である。アンチテイルの観測は太陽風の発見に大きく貢献した。
qas: question: 彗星にコマや尾が形成されるか、されないかを決定する条件とは、何からの遠近であるか?
answers: text: 太陽

question: 彗星の尾の種類の中、曲線状となるものは塵と何によって構成されているのか?
answers: text: 金属

question: 彗星の尾が基本的に太陽の反対側に形成されるとされているのは、放射圧と何の影響でありますか?
answers: text: 太陽風

question: アンチテイルは地球が彗星の何を通過するときに見られるの?
answers: text: 軌道面

context: コマや尾は、核に比べて非常に規模が大きくなる。コマは水素コロナを含めると、時には太陽(直径約139万km)よりも大きくなることがある。また、尾も1天文単位以上の長さになることがある。1996年春に明るくなり、観測史上最も尾が長く伸びた百武彗星では、尾の実長は実に3.8天文単位(5億7000万km)にも達した。コマと尾はどちらも太陽に照らされ、太陽系の内側に入り込んでくると地球から肉眼で見えるようになることもある。塵は太陽の光を直接反射し、ガスはイオン化されるため明るく輝く。ほとんどの彗星は暗すぎて望遠鏡が無ければ見ることができないが、10年に数個ほどは、肉眼でも充分見えるほどに明るくなる。1996年、百武彗星の観測から彗星がX線を放射していることが発見された。彗星がX線を放射していることはそれまで予測されていなかったため、この発見は研究者たちを驚かせた。このX線は彗星と太陽風との相互作用により生じると考えられている。イオンが急速に彗星の大気に突入すると、イオンと彗星の原子や分子が衝突する。この衝突により、イオンは1つか複数の電子を捕獲し、それがX線や遠紫外線の光子の放出に繋がると考えられている。
qas: question: 彗星がX線を放射するのは、何からの影響を受けるからか?
answers: text: 太陽風

question: 観測史上最も尾が長く伸びた彗星の観測により分かったのは、彗星が何を放射するということか?
answers: text: X線

question: ほとんどの彗星が望遠鏡が無ければ見ることができないのは、なぜか?
answers: text: 暗すぎて

question: ほとんどの彗星を見るためには、何が必要であるか?
answers: text: 望遠鏡

context: 彗星は、太陽を焦点の一つとする楕円、放物線あるいは双曲線の軌道をとり、軌道によって分類される。離心率が1より小さい楕円軌道を持つ彗星は、太陽を周期的に周回するもので、周期彗星と呼ばれる。周期彗星が太陽の近くへ戻ってくることを、「回帰」という。離心率が1である放物線軌道、あるいは離心率が1より大きい双曲線軌道を持つ彗星は、二度と戻って来ないと考えられ、非周期彗星と呼ばれる。ただ、惑星や近傍恒星の重力や、非重力効果により、実際の彗星の軌道は不安定である。特に、周期数百年以上の彗星の楕円軌道は、わずかな軌道の変化で周期が大きく変わるので、周期どおりに戻ってくるとは限らない。また、後述する通り、起源や特性からも、周期の長い周期彗星は非周期彗星に近い。このような理由により、彗星を、周期彗星と非周期彗星ではなく、公転周期200年未満の短周期彗星と、200年以上の長周期彗星に分けることが多い。その場合、「周期彗星」という言葉は、短周期彗星と長周期彗星の両方を指す場合もあるが、特に短周期彗星のみを指して用いられる場合もある。周期彗星、長周期彗星、非周期彗星の3つに分けることもある。21世紀初頭では別の種類として、小惑星帯上にありながら彗星として活動する彗星が発見されており、メインベルト彗星と呼ばれている。これは小惑星と彗星の分類に見直しを迫ることになるかもしれない。他にも、特徴的な軌道を持つ彗星として、近日点が太陽に極めて近いサングレーザーがある(後述)。
qas: question: 周期彗星か、非周期彗星かを決める尺度となるのは、何か?
answers: text: 離心率

question: 短周期彗星、長周期彗星と分ける基準となる公転周期年数は、いくつなの?
answers: text: 200年

question: 離心率が1より小さい彗星が、太陽に再び近づいてくることを何と言いますか?
answers: text: 回帰

question: 近日点が太陽に極めて近いという特徴的な軌道を持つ彗星を何と呼ぶか?
answers: text: サングレーザー

context: 短周期彗星はエッジワース・カイパーベルト、またはそれに隣接する散乱円盤天体を起源に持つと考えられ、ハレー彗星以外に大型の彗星は少ない。一方、長周期彗星の起源はオールトの雲にあると考えられ、大彗星になるものが多い。特に、以前の観測記録が無い大型の彗星は、太陽系の起源を知る上で重要な手掛かりとなると考えられている。小惑星は比較的円に近い楕円軌道を描いているものが多いのに対して、彗星は非常に細長い楕円や放物線、双曲線の軌道をとるものが多い(軌道の離心率の値が大きい)。彗星がなぜ極端な楕円軌道になるような摂動を受けるのかを説明するために、様々な説が提唱されてきた。有名なものとして、銀河系の中の恒星が太陽の近くを通過したことにより、オールトの雲を含む太陽系外縁天体の軌道が掻き乱され、その一部が太陽へと落下してくるとする説や、ネメシスという太陽の連星、あるいは未知の惑星Xの存在を仮定して、その重力的影響によるものだとする説などがある。
qas: question: 大型の彗星が多いのは、短周期彗星と長周期彗星のうち、どれですか?
answers: text: 長周期彗星

question: 小惑星と彗星のうち、どれの軌道の離心率の値がより大きいの?
answers: text: 彗星

question: ハレー彗星は、短周期彗星と長周期彗星のうち、どれに属するものか?
answers: text: 短周期彗星

question: ハレー彗星は大型の彗星に分類されるか、もしくは、小型の彗星に分類されるか?
answers: text: 大型の彗星

context: 1950年、天文学者のヤン・オールトは、長周期彗星の軌道計算を行い、遠日点が太陽から1万天文単位-10万天文単位(約0.1光年-1光年)の距離のものが多いことを発見した。そこでオールトは、小天体が多く集まるオールトの雲と呼ばれる領域が太陽系の最外縁部に存在するという仮説を提唱した。この仮説は広く受け入れられ、それ以後彗星はオールトの雲に起源を持つと考えられるようになった。オールトの雲に存在する天体は、時々お互いに重力的相互作用(摂動)を起こし、一部が太陽の引力に捉えられて極端な楕円軌道を描くようになり、太陽に非常に接近するようになる。オールトの雲とエッジワース・カイパーベルトはいずれも、太陽系の形成と進化の過程において原始惑星系円盤で形成された微惑星、または微惑星が集まった原始惑星が残っていると考えられている領域である。太陽から3AU以遠では比較的凝固点の高い物質がすべて凍り、岩石質の物質の総量を上回るため、微惑星の主成分は氷になる。オールトの雲は、主として木星や土星が形成される付近の軌道にあった氷小天体が、形成後の木星や土星に弾き飛ばされたものと考えられ、太陽系を球殻状に取り巻いている。エッジワース・カイパーベルトは太陽系外縁部の氷小天体が惑星にまで成長できずに残ったものと考えられており、黄道面を取り巻くようにして環状に広がっている。したがって、オールト雲起源の彗星の方がエッジワース・カイパーベルト起源のものより形成温度が高いと考えられている。
qas: question: オールトは何の計算を元に、オールトの雲と呼ばれる領域が太陽系の最外縁部に存在するという仮説を提唱したの?
answers: text: 長周期彗星の軌道計算

question: 彗星の起源がオールトの雲だと考えられるようになったのは、オールトの何の計算が行われてからか?
answers: text: 長周期彗星の軌道計算

question: 温度が徐々に高くなる環境では、オールト雲起源の彗星とエッジワース・カイパーベルト起源の彗星のうち、どれがより遅く形成されるのか?
answers: text: オールト雲起源の彗星

question: 長周期彗星の起源となると考えられるものに対する仮設を提唱したのは、誰か?
answers: text: ヤン・オールト

context: 2009年11月の時点までで、3,648個の彗星が知られており、そのうち約1,500個がクロイツ群の彗星、約400個が短周期彗星である。この数は増え続けているが、本当に存在するはずの彗星のうちのごく一部である。太陽系外部に存在する彗星の元になる天体はおよそ1兆個存在するかもしれない。地上から肉眼で見えるようになる彗星の数はおおまかには1年に1個程度だが、その大部分は暗く目立たない。歴史上、非常に明るく肉眼でもはっきり見え、多くの人に目撃されたような彗星は大彗星と呼ばれることがある。彗星は質量が小さく、軌道が楕円であるため、周期的に巨大な惑星に接近し、その度に彗星の軌道は摂動を受け変わる。短周期彗星は、遠日点までの距離が、巨大な惑星の軌道半径と同じになるような強い傾向が見られる。これらはその惑星の名を取って木星族、土星族、天王星族、海王星族の彗星などと呼ばれる。その中でも、木星の軌道付近に遠日点を持つ木星族の彗星が特に多い。オールトの雲からやってきた彗星は、しばしば巨大な惑星に接近し、重力の強い影響を受ける。特に木星は、他の惑星を全て合計したより2倍以上大きな質量を持っているため、非常に大きな摂動を彗星に与える。なお、もし木星や土星のような巨大惑星がなければ、現実より多くの彗星が太陽系中心部に侵入し、一部は地球と衝突していただろう、という説がある(惑星の居住可能性#グッド・ジュピターも参照)。
qas: question: 2009年11月の時点まで知られていた、クロイツ群の彗星と短周期彗星のうち、どれの個数がより多いですか?
answers: text: クロイツ群の彗星

question: 土星の軌道付近に遠日点を持つ短周期彗星のことを、何の彗星と呼びますか?
answers: text: 土星族

question: 木星と土星、天王星、海王星の4つの惑星のうち、該当の惑星の軌道付近に遠日点を持つ彗星が最も多いのは、どれなの?
answers: text: 木星

question: 木星と土星、天王星、海王星の4つの惑星のうち、長周期彗星に最も強い重力の影響を与えるのは、どれなの?
answers: text: 木星

context: また、重力的な相互作用により軌道が変わったため、過去数十年や数世紀の間に発見された周期彗星のうち、その彗星が将来どこに現れるか予測できるほど良く軌道が定まっていなかったいくつかが見失われている。しかし、時折、「新」彗星の過去の軌道を遡ることにより、古い「見失われた」彗星と同一だと判明することがある。その例として、テンペル・スイフト・LINEAR彗星(11P)が挙げられる。この彗星は1869年に発見され、「テンペル・スイフト彗星」と命名されたが、木星の摂動により軌道が変わり、1908年以降見失われていた。しかし、2001年、LINEARが偶然発見した「LINEAR彗星」(C/2001X3)が、発見後しばらくしてテンペル・スイフト彗星と同一の天体だと判明し、93年ぶりの再発見が認定されるとともに、名前がテンペル・スイフト・LINEAR彗星に変更されることとなった。
qas: question: 新しく発見された彗星と思ったものの、それが昔に発見されたが軌道が変わり見失った彗星であった事例として、ここで取り扱われているのは、どれなの?
answers: text: テンペル・スイフト・LINEAR彗星

question: 2001年、LINEARは、1869年に発見された彗星がどの惑星により軌道が変わったのを再発見しましたか?
answers: text: 木星

question: テンペル・スイフト彗星が再発見されたのは、何年か?
answers: text: 2001年

question: 2001年、LINEARにより発見された彗星が最初に発見されたのは、何年か?
answers: text: 1869年

context: 彗星の軌道に関する特徴の1つとして、軌道面の傾き(軌道傾斜角)が非常に大きいものが多いということが挙げられる。太陽系の惑星は、軌道傾斜角は概ね数度程度、大きくても10度以内に収まっている。また、小惑星も、20度から30度程度まで傾いているものは多いが、軌道傾斜角がある程度小さいものが多い傾向はある。短周期彗星も、惑星の摂動により軌道を変えられた影響もあって、軌道傾斜角が小さいものが大半を占める。しかし、長周期彗星は、黄道面とほとんど垂直な軌道を持ったもの(軌道傾斜角が90度前後)や、惑星や大半の彗星、小惑星と逆向きに公転しているもの(軌道傾斜角が180度であるとも見なせる)も多く、ほとんどランダムに空のどこからでも現れるように見える。これは、オールトの雲の分布が球殻状であると推定する根拠になっている。
qas: question: 太陽系の惑星と小惑星のうち、どちらの軌道傾斜角の最大値がより大きいですか?
answers: text: 小惑星

question: 短周期彗星と長周期彗星のうち、どちらの軌道傾斜角がより大きいですか?
answers: text: 短周期彗星

question: 小惑星の軌道傾斜角の最大値は?
answers: text: 30度

question: 太陽系の惑星の軌道傾斜角の最大値は、いくらか?
answers: text: 10度