[비즈한국] かつて「オウムアムア」や「3I/ATLAS」のような謎の天体が、太陽系内に突然現れた。彼らは太陽系の外の遠く離れた他の恒星系から飛来し、太陽の側を高速で通り過ぎていった。オウムアムアは予想外の加速を見せ、3I/ATLASは太陽系外から飛来した3番目の恒星間天体として確認された。一時的ではあるが、異星文明が送った宇宙船ではないかという想像までかき立てた。
しかし、現在までこれらの天体が人工物であるという証拠はない。オウムアムアも、3I/ATLASも、結局は他の恒星系から弾き飛ばされた岩石と氷で構成された自然の天体と見られる。
ところが、はるか遠い過去には、これらとは比べものにならないほど巨大な存在が太陽系を訪れていた。彗星や小惑星の塊ではない。星一つがまるごと太陽系の近くを通り過ぎていたのだ。
ただし、この星が地球と木の間を通過したという意味ではない。星が通過したのは惑星系よりもはるか外側、太陽系を巨大な雲のように取り囲んでいる「オールトの雲」であった。さらに驚くべき事実は、この事件がすでに終わった過去ではない可能性があるという点だ。約250万年前に通過した星に揺さぶられた彗星たちが、数百万年にわたって太陽系の内側へ降り注いでおり、その影響が今日まで残っている可能性が提起された。
その痕跡を残した星の名前は「HD 7977」だ。太陽系は、空っぽの宇宙を一人漂う孤立した島ではない。太陽は銀河系の中心を公転しており、周辺の星々も互いに異なる速度と方向で動いている。非常に長い時間軸で見ると、星と星の距離は絶えず変化する。ほとんどの星は、太陽系に大した影響を与えないほど遠くを通り過ぎる。しかし時折、オールトの雲を激しく揺さぶるほど近くに接近する星が現れる。
最も有名な事例が「ショルツ星」だ。現在太陽から約22光年離れたこの暗い連星系は、約7万年前に太陽から約5万AU（天文単位）の距離まで接近した。太陽と地球との距離の5万倍だが、オールトの雲の規模を考えれば、その内部を通過したことになる。
ショルツ星もまた、一部の彗星の軌道を変えた可能性がある。しかしこの事件はわずか7万年前に起きたばかりだ。オールトの雲から出発した彗星が太陽系の内側に到達するには、通常数十万年から数百万年かかる。ショルツ星が送り出した彗星による本格的な影響は、まだ到着していない可能性が高い。
一方、HD 7977ははるか昔に太陽系を通過した。この星が揺さぶった彗星が今、太陽系の内側に到着していても時間的に不思議ではない。オールトの雲は、太陽系から最も遠く離れた小天体の貯蔵庫だ。正確な姿が直接観測されたことはないが、太陽から数千から数万AU、広くは10万AU近くまで広がる巨大な球状構造と推定される。
その中には数十億個から数兆個に及ぶ氷の天体が含まれている可能性がある。太陽を一回りするのに数十万年から数百万年かかる長周期彗星は、主にここから飛来する。普段は銀河円盤の重力がオールトの雲を少しずつ引き寄せている。これを「銀河潮汐力」と呼ぶ。銀河潮汐力は彗星の軌道をゆっくりとねじり、太陽と最も近づく近日点距離を変化させる。そのうちの一部が木星と土星の軌道の内側まで入り込むと、ようやく私たちが観測できる長周期彗星となる。
この過程は完全にランダムではない。銀河潮汐力が主な原因であれば、太陽系の内側に入ってくる彗星の軌道方向には、銀河円盤を基準として特定の偏りが残るはずだ。簡単に言えば、銀河潮汐力が彗星を太陽側へ押し込む際に好む軌道の方向があるということだ。したがって、オールトの雲から初めて入ってくる彗星が、空のあらゆる方向に全く同じ割合で現れてはならない。
ところが、実際の観測はこの予想と合致しなかった。2026年に『惑星科学ジャーナル（The Planetary Science Journal）』で発表された今回の研究は、長周期彗星を二つの集団に分けて調査した。一つ目は「力学的に新しい彗星」だ。長半径が1万AUより大きい彗星で、以前は巨大惑星の強い重力の影響を受けておらず、太陽系の内側を実質的に初めて訪問する天体である。二つ目は「若い帰還彗星」だ。長半径が1000AUから1万AUの間の彗星で、すでに太陽系の内側を一度あるいは数回通過した後に再び戻ってきた天体である。
研究チームは、全天を比較的体系的に探索し始めた1990年以降に発見された彗星のみを使用した。軌道誤差まで厳格に制限した結果、力学的に新しい彗星107個と若い帰還彗星112個が分析に含まれた。ここで奇妙な違いが明らかになった。若い帰還彗星の軌道方向は、銀河潮汐力が支配するシミュレーションとよく合致した。観測とモデルの間に明確な衝突がないという意味だ。ところが、太陽系の内側を初めて訪問する彗星たちは、あまりに等方的に分布していた。銀河潮汐力だけが作用したならば特定の方向からより多くの彗星が入ってくるはずだが、実際の彗星たちはほぼあらゆる方向から似たような割合で飛来した。ランダム分布に非常に近かったのだ。
これは奇妙な結果だ。若い帰還彗星は、本来力学的に新しい彗星が太陽系の内側を通過した後に再び戻ってくる過程で形成される。ところが、現在初めて入ってくる彗星はほぼランダムな方向から飛来する一方、以前に入ってきて戻っていく彗星は、依然として銀河潮汐力の方向性を記憶していた。
研究チームは、二種類の彗星がそれぞれ異なる時期にオールトの雲から出発したと考えた。そして約250万年前にオールトの雲を激しく揺さぶった星を容疑者に指名した。ガイア宇宙望遠鏡は、星々の現在位置と運動を精密に測定する。この運動を時間軸で逆に計算すれば、星たちが過去にどの位置にあったのかを追跡できる。その結果、太陽に似た星「HD 7977」が約247万年から276万年前に太陽の近くを通過したという事実が明らかになった。現在この星は太陽から約246光年離れているが、過去にはオールトの雲の深部まで入り込んでいたのだ。
研究チームは、HD 7977が太陽から3162AUから5万119AUまでそれぞれ異なる距離で通過する13のシミュレーションを実行した。オールトの雲と4つの巨大惑星、銀河潮汐力、他の微弱な恒星通過の影響をあわせて計算した。その中で実際の彗星軌道を最もよく再現したのは、HD 7977が太陽から約6000AUから1万AUの間を通過した場合だった。光年に換算するとわずか約0.1光年から0.16光年に過ぎない。
冥王星の平均距離が約40AUであることを考えると、太陽とHD 7977の距離は冥王星の軌道半径の約150倍から250倍だった。日常生活の感覚では非常に遠いが、星と星の平均距離に比べれば、事実上すぐ脇を通り過ぎたのと同じだ。
HD 7977がもし太陽と同程度の明るさを持つ星で、6000AUから1万AUまで接近したのであれば、当時の夜空では金星よりもずっと明るく見えたはずだ。見かけの等級はおよそマイナス7からマイナス8程度であった可能性がある。満月のように夜を明るく照らすほどではなかったが、細い三日月にも劣らないほど目立ったかもしれない。当時地球には、まだホモ・エレクトスが登場する前か、初期人類が出現したばかりの時期だった。本どころか記録すら残せなかったが、その時代の人類の祖先たちが夜空に突然現れた異様に明るい星を目撃した可能性はある。
この星の重力は、オールトの雲の彗星たちをあらゆる方向へ散らした。太陽から1万AU前後にいた彗星たちは公転周期が比較的短い。これらの天体はHD 7977が通過した後、比較的早く太陽系の内側に到着した。巨大惑星の重力で軌道を変えられた後に再び戻ってきて、今日の若い帰還彗星集団を形成した。これらの彗星はHD 7977の影響を受けたが、星の通過が軌道の方向性を完全に消し去るほど強くはなかった。そのため、以前から作用していた銀河潮汐力の痕跡が一部残っている。
一方、太陽から2万AU以上離れていた彗星たちは、公転周期がはるかに長い。これらの天体は星が通り過ぎてから200万年から300万年が流れた今になって、ようやく太陽系の内側に到着しつつある。オールトの雲の外側の彗星は、HD 7977の重力により容易に攪乱された。星の通過が、既存の軌道の方向性をほぼ完全に混ぜ合わせてしまったのだ。これらが今日「力学的に新しい彗星」として観測されるため、新しい彗星はあらゆる方向から似たように飛来してくるように見えるのである。
星が通過した直後に彗星が一斉に地球付近まで到着するわけではない。オールトの雲の規模があまりに巨大なため、彗星のシャワーは数百万年にわたってゆっくりと広がる。シミュレーションにおいて、HD 7977が6000AUから1万AUの間を通過した場合、過去250万年間に太陽系の内側へ流入した長周期彗星の平均個数は、銀河潮汐力のみが作用する場合より約7倍から12倍多かった。これは特定の瞬間の短い爆発ではない。長半径が2万AUから5万AUの彗星たちは、星が通過した後に300万年から1000万年が過ぎて初めてオールトの雲を離れて太陽系内側に到着する。そのため約250万年が過ぎた今日でも、長周期彗星の流入率は通常時より約2倍から2.5倍高い可能性がある。私たちはすでに終わった彗星シャワーの痕跡を観測しているのではなく、まだ終わっていない彗星シャワーの後半部を生きているといえる。
この結果は、オールトの雲の規模を推定する方法にも影響を与える。オールトの雲はあまりに遠く暗いため、その中の天体を直接数えるのは難しい。天文学者たちは太陽系の内側に入ってくる新しい長周期彗星の数を数えた後、シミュレーションでの彗星の流入率と比較してオールトの雲の天体数を推定する。ところが、今が通常時より彗星が2倍以上多く入ってくる特別な時期であれば、現在の流入率を通常値と仮定した既存の計算は、オールトの雲の天体数を過大評価することになる。論文は、HD 7977が現在の彗星軌道の等方性を作った原因であるならば、オールトの雲の天体数に関する既存の推定値を約2倍から2.5倍低く見積もる必要があるかもしれないと指摘している。
とはいえ、太陽系の歴史が太陽と惑星だけで決定されないという事実は明らかだ。銀河系を共に旅する周辺の星々も時折太陽系の境界を侵犯し、数百万年後まで続く変化を残していく。そしてこのような出来事は、今後も再び起こる。約130万年後にはK型星「グリーゼ710」が太陽から約1万AU、つまり0.16光年まで接近すると予想されている。グリーゼ710もまたオールトの雲を攪乱し、それからまた数百万年後に新しい彗星シャワーを引き起こす可能性がある。
遠い未来の人類が恒星間探査ができるほどに生き残っていれば、このように近くまで来た星は一種の「踏み台」になるかもしれない。もちろん1万AUも、現在の有人宇宙技術では簡単に越えられない距離だ。しかし普段は数光年離れている星が0.16光年まで接近すれば、恒星間探査の難易度は大きく変わる。
かつてオウムアムアと3I/ATLASは、他の恒星系から飛来した小さな破片として太陽系を訪問した。しかし星と星の出会いにおいて、訪問者が常に小さな石である必要はない。時には星そのものが太陽系の閾（しきい）まで近づいてくる。そしてその星は、何の痕跡も残さずに立ち去ることはない。遠く離れたオールトの雲を揺さぶり、数百万年にわたって彗星を太陽系の内側へと送り続けるのである。
参考
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ae7a65
https://www.nature.com/articles/s41598-025-29033-y
筆者 チ・ウンベは？ 猫と宇宙を愛する。幼い頃『銀河鉄道999』を見て、宇宙の美しさを伝えたいという夢を持つようになった。現在、世宗大学校自由専攻学部助教授として講演や執筆など様々な科学コミュニケーション活動を行っている。『天文学者の無用さについて』、『私たちは皆、天文学者として生まれる』、『宇宙を見ると浮かぶ奇妙な質問たち』などの著書があり、『私はどうして冥王星を殺したのか』、『クォンタム・ライフ』、『UFO』などを翻訳した。