冥王星の衛星

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冥王星と、現在知られている5つの衛星
冥王星と衛星の想像図。衛星は当時知られていた物のみ。

冥王星の衛星(めいおうせいのえいせい)では、冥王星衛星について述べる。

冥王星には2012年までに5つの衛星が発見されている。現在のところ、小惑星番号を持つ天体で衛星を3個以上持つものは冥王星ただ1個である。

概要[編集]

1978年には最初の衛星カロンが天文学者ジェームズ・クリスティーによって発見された。

2005年には、より小さい2つの衛星ニクスヒドラが発見された。

2011年には、さらに小さな衛星 S/2011 P 1(又は S/2011 (134340) 1)が発見された。

2012年には、S/2011 P 1と同程度の大きさの衛星S/2012 P 1が発見された。

2013年7月、国際天文学連合は、S/2011 P 1に ケルベロス (Kerberos) 、 S/2012 P 1に ステュクス (Styx) と命名すると発表した [1]

カロン[編集]

冥王星 - カロン系は、太陽系内で最大の連星系、すなわち重心が主天体の地表の外にある系の中で最大のものとして注目に値する(より小規模な例として小惑星パトロクロスがある)。

ニクスとヒドラ[編集]

冥王星系に属する4つの天体の軌道 系の重心の周りを内側から、冥王星、カロン、ニクス、ヒドラが公転している。2005年5月時点の図。P 1 がヒドラ、P 2 がニクスを指している。

2005年5月15日ハッブル宇宙望遠鏡を用いて天文学者が撮影した画像から新たに2つの衛星が発見され[2][3]仮符号 S/2005 P 1 と S/2005 P 2 が与えられた。国際天文学連合はこれら2つの新衛星に対して、2006年6月21日に P 2(内側の衛星)をニクス(Pluto IIとも)、P 1(外側の衛星)をヒドラ(Pluto IIIとも)と公式に命名した。それぞれの英語表記「Nix」と「Hydra」の頭文字である「N」と「H」は、冥王星探査機ニュー・ホライズンズ (New Horizons) の頭文字をとったものである。

これらの小さな衛星は、冥王星系の共通重心からの距離がカロンのおよそ2倍から3倍の軌道を公転している。これらはカロンと同じ平面上をほぼ真円に近い軌道で順行しており、平均運動はカロンとそれぞれ4:1、6:1の軌道共鳴に非常に近い(しかし完全ではない)状態にある。

2006年現在、ニクスとヒドラのそれぞれの特徴を確認するための観測が進行中である。ヒドラはニクスより明るいことがあり、より大きいか、表面の場所によって明るさが違うかのどちらかだと推測されている。大きさはアルベドから概算されている。これらの衛星はスペクトルがカロンと似ていることから、アルベドもカロンと同じように約35%だと考えられている。この結果として、ニクスの直径は46km、より明るいヒドラは61kmだと推定されている。これらの衛星の直径の上限は、アルベドを最も暗い太陽系外縁天体と同じ4%と仮定した場合の見積もりであり、その場合の大きさの範囲はそれぞれ137±11kmと167±10kmとなる。この幅の最大値でも、質量はカロンの0.3%、冥王星の0.03%に過ぎないと推定される[4]

2つの小さな衛星が発見されたことから、冥王星はある時期には不安定なを持っていた可能性もある。小さな天体が衝突すると破片が生じ、それらが環を形成することがある。ハッブル宇宙望遠鏡掃天観測用高性能カメラによる可視光域の詳細なデータから、現在は環はないと考えられる。もし存在するとすれば、木星の環のような薄いものか、幅が1,000km以下に限られている細いものだろう[5]

分布[編集]

ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した冥王星とカロン

冥王星の衛星の分布は観測されている他の衛星系と比較すると非常に変わっている。冥王星を衛星が公転する場合、安定的に重力の影響が及ぶ領域であるヒル球の半径600万kmのうち、53%(逆行の場合69%)の範囲の軌道までは公転することができる。ヒル球とは、簡単にいうと、ある天体の周囲を別の天体が安定的に公転できる可能性のある範囲を表すために、ある天体の周囲に描かれる仮想の球のことである。例えば、海王星の衛星のプサマテは、ヒル球の半径の40%のところを公転している。冥王星の場合、ヒル球のうち内側の3%の領域にしか衛星がない。発見者の言葉では、冥王星系は「非常にコンパクトで、ほとんど空っぽのように」見えるのである[6]

さらなる衛星の発見へ[編集]

冥王星系を撮影したハッブルの観測から、さらに衛星があるとした場合の上限が与えられた。冥王星による光に隠れてしまう、冥王星から5秒角以内の部分より遠い部分には、90%の確かさで、12kmより大きい(あるいはアルベドを0.041とした場合最大37km)さらなる衛星は存在しない。これはカロンと同じアルベド0.38を仮定している。確かさの度合いを50%とすれば、上限は8kmとなる[7]

ハッブル宇宙望遠鏡は、2011年7月20日ニクスヒドラの軌道の中間付近に、直径が 13~34km の衛星 S/2011 P 1 を発見、さらに2012年7月11日、直径が10~25kmの衛星 S/2012 P 1 を発見した。2013年7月2日、国際天文学連合により S/2011 P 1 にはケルベロス、 S/2012 P 1 にはステュクスの名前が付けられた。

カロンとその他の衛星は、軌道共鳴をしている可能性がある。カロン、ステュクス、ニクス、ケルベロス、ヒドラの順に公転周期が大体1:3:4:5:6である。すなわち、カロンと1:2、もしくは1:7の軌道に新たな衛星が存在している可能性がある。

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冥王星の衛星
名前 直径(km) 質量(kg) 軌道傾斜角(度)※ 離心率 軌道半長径 (km) 公転周期(日) 発見年
I カロン
S/1978 P 1
1,212.0 ± 3.0 1.529 ×1021 0.0 0.0 19,571 ± 4 6.387 1978
V ステュクス
S/2012 P 1
10 - 25  ? ~0? ~0? 42,000 ± 2,000 20.2 ± 0.1 2012
II ニクス
S/2005 P 2
40? <5 ×1018 0.10 ± 0.33 0.002 ± 0.002 48,675 ± 21 24.856 ± 0.001 2005
IV ケルベロス
S/2011 P 1
13 - 34 or 14 - 40  ? ~0? ~0? 59,000 ± 2,000 32.1 ± 0.3 2011
III ヒドラ
S/2005 P 1
45? <5 ×1018 0.25 ± 0.11 0.005 ± 0.001 64,780 ± 88 38.207 ± 0.001 2005

※……カロンの軌道面を0度とした場合

架空の衛星[編集]

  • エドモンド・ハミルトンの『キャプテン・フューチャー』シリーズでは、冥王星には4つの衛星があり、「ケルベルス」「ケイロン」「スティックス」(新訳版ではそれぞれ「ケルベロス」「カロン」「ステュクス」)「ディス」と呼ばれている。ケイロンの綴りは Charon で、実在のカロンと同じである。
  • アニメ『宇宙戦艦ヤマト』第1作(1974年放送)には冥王星の衛星が登場するが、名前は言及されていない。地球の月に似た岩石天体のようである。

関連項目[編集]

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  1. ^ “Names for New Pluto Moons Accepted by the IAU After Public Vote” (プレスリリース), IAU, (2013年7月2日), http://www.iau.org/public_press/news/detail/iau1303/ 2013年7月3日閲覧。 
  2. ^ S/2005 P 1 and S/2005 P 2 (PDF)”. IAU Circular No.8625 (2005年10月31日). 2006年9月14日閲覧。
  3. ^ Hubble Confirms New Moons of Pluto”. Hubble Space Telescope (2006年). 2006年9月14日閲覧。
  4. ^ H. A. Weaver, S. A. Stern, M. J. Mutchler, A. J. Steffl, M. W. Buie, W. J. Merline, J. R. Spencer, E. F. Young and L. A. Young Discovery of two new satellites of Pluto. Nature 439, 943–945 (2006年2月23日) Final preprint on ArXiv
  5. ^ Steffl, Andrew J.; S. Alan Stern. First Constraints on Rings in the Pluto System. astro-ph/0608036. http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608036. 
  6. ^ S.A. Stern, H.A. Weaver, A.J. Steffl, M.J. Mutchler, W.J. Merline, M.W. Buie, E.F. Young, L.A. Young, J.R. Spencer Characteristics and Origin of the Quadruple System at Pluto. Nature 439, 946–948 (2006年2月23日) Final preprint on ArXiv
  7. ^ A.J. Steffl; M.J. Mutchler, H.A. Weaver, S.A.Stern, D.D. Durda, D. Terrell, W.J. Merline, L.A. Young, E.F. Young, M.W. Buie, J.R. Spencer (2006年). “New Constraints on Additional Satellites of the Pluto System”. The Astronomical Journal 132: 614-619.  (Final preprint)

外部リンク[編集]