冥王星
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冥王星 Pluto |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| 冥王星（左）と第1衛星カロン ハッブル宇宙望遠鏡による観測から 表面の大まかな明暗が分かってきた。 |
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| 仮符号・別名 | 134340 | ||||||
| 分類 | dwarf planet | ||||||
| 発見 | |||||||
| 発見日 | 1930年2月18日 | ||||||
| 発見者 | クライド・トンボー | ||||||
| 軌道の性質 元期:J2000 |
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| 軌道長半径 (a) | 5,906,376,272km 39.48168677AU |
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| 近日点距離 (q) | 4,436,824,613km 29.65834067AU |
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| 遠日点距離 (Q) | 7,375,927,931km 49.30503287AU |
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| 離心率 (e) | 0.24880766 | ||||||
| 公転周期 (P) | 90,613.3055日 248年197日5.5時間 |
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| 会合周期 | 366.73日 | ||||||
| 平均軌道速度 | 4.666 km/s | ||||||
| 軌道傾斜角 (i) | 17.14175° 11.88°（太陽の赤道面に対して） |
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| 近日点引数 (Ω) | 113.76329° | ||||||
| 昇交点黄経 (ω) | 110.30347° | ||||||
| 衛星の数 | 3 | ||||||
| 物理的性質 | |||||||
| 赤道面での直径 | 2,306±20km （地球の18%） |
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| 表面積 | 1.795×107 km² （地球の0.033倍） |
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| 体積 | 7.15×109 km³ （地球の0.0066倍） |
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| 質量 | (1.305±0.007)×1022 kg [1] | ||||||
| 地球との相対質量 | 0.0021 | ||||||
| 平均密度 | 2.03±0.06 g/cm³ [2] | ||||||
| 表面重力 | 0.58 m/s² (0.059g) |
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| 脱出速度 | 1.2 km/s | ||||||
| 自転周期 | -6.387230日 6日 9時間 17分 36秒 |
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| アルベド（反射能） | 0.49-0.66（35%の幅がある） [3] [4] |
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| 赤道傾斜角 | 119.59°（軌道面に対して） 112.78°（黄道面に対して） |
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| 表面温度 |
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| 大気の性質 | |||||||
| 大気圧 | 0 - 0.30パスカル（夏の最大値） | ||||||
| 窒素 | 90% | ||||||
| メタン | 10% | ||||||
| ■Project ■Template | |||||||
冥王星（めいおうせい、134340 Pluto）は、太陽系のdwarf planet（矮惑星または矮小惑星、訳語未確定）であり、trans-Neptunian object（海王星以遠天体またはTNO、訳語未確定）の代表例となる天体である。かつては太陽系第九惑星とされていた。
目次 |
概要
パーシヴァル・ローウェルによってその存在が予想され、1930年にクライド・トンボーによって発見された。軌道は離心率が比較的大きい楕円形であり、黄道面から大きく傾いている。直径は2,320kmであり、太陽系内の衛星のうち、地球の月を含むいくつかよりも小さい。冥王星の最大の衛星カロンは直径が冥王星の半分以上あり、二重天体とみなされることもある。
冥王星は海王星軌道の外側で太陽を公転する天体（今でいうTNO）としては最初に発見されたものである。1930年に発見されて以来、長い間太陽の9番目の惑星とされてきたが、1992年に冥王星以外のTNOが初めて発見されて以降、冥王星と似た大きさのTNOが続々と発見され始めた。その中でも、2003年に発見されたTNOエリス（仮符号2003 UB313）は冥王星よりわずかに大きかった。このような太陽系研究の進展により、太陽系の研究者の間などでは、冥王星を惑星とみなすことへの疑問の声が広まっていた。
発見から76年後の2006年8月に、国際天文学連合 (IAU) はそれまで明確でなかった惑星の定義を定めるとともに、「dwarf planet」（矮惑星または矮小惑星）という分類を新設することが採択された。この結果、冥王星は小惑星ケレス、2003 UB313（エリス）などとともに矮惑星に分類された[1]。また、冥王星をTNOの「新しい下位分類のプロトタイプ」とすることも決定されたが、その分類の名称は未定である[2][3]。再分類された後、冥王星は小惑星の一覧に記載され、小惑星番号134340番が与えられた[4][5]。
発見
1930年、天文学者クライド・トンボーはローウェル天文台で第9惑星を探すプロジェクトに取り組んでいた。トンボーは、当時最新の技術であった天体写真を用い、空の同じ区域の写真を数週間の間隔を空けて2枚撮影して、その画像の間で動いている天体を探すという方法で捜索を行った。撮影した膨大な写真を丹念に精査した結果、トンボーは1930年2月18日に、同年1月23日と1月29日に撮影された写真乾板の間で動いていると思われる天体を見つけた。1月20日の写真も、質は悪かったが動きを確認するのには役立った。ローウェル天文台はさらに確証的な写真を得るよう努力したあと、発見の報を1930年3月13日にハーバード大学天文台へ電報で送った。後に冥王星の写真は1915年3月19日まで遡って見つかった。このような経緯から、発見日は一般に1930年2月18日とされているが、小惑星センターに登録された一覧上では発見日は同年1月23日とされている[6]。
海王星と天王星との関係
冥王星が発見されるまでの歴史は、海王星の発見および天王星の存在と密接に結びついている。1840年代、ユルバン・ルヴェリエとジョン・クーチ・アダムズはニュートン力学を用いて、天王星の軌道における摂動の分析から、当時未発見の惑星だった海王星の位置を正確に予測した。摂動は他の惑星から重力で引かれることで起こるということが理論化され、ヨハン・ゴットフリート・ガレが海王星を1846年9月23日に発見した。
天文学者たちは19世紀後半の海王星の観測から、天王星の軌道が海王星に乱されていたのと同じように、海王星の軌道もまた他の未発見の惑星（「惑星X」）によって乱されていると推測し始めた。1909年までに、ウィリアム・ヘンリー・ピッカリングとパーシヴァル・ローウェルは、そのような惑星が存在する可能性のある天球座標をいくつか提唱した。1911年5月には、インド人の天文学者ヴェンカテシュ・ケタカルによる、未発見の惑星の位置を予測した計算がフランス天文学協会の会報で公表された。
パーシヴァル・ローウェルの影響
パーシヴァル・ローウェルは冥王星の発見に関して重大な影響があったと考えられる。1905年、ローウェル天文台（ローウェルが1894年に設立した）は、存在するかもしれない第9惑星を捜索する一大プロジェクトを開始した[7]。プロジェクトはローウェルが1916年に死去するまで続けられた。ローウェルは天王星と海王星の観測に適合する仮想の惑星Xを探していた。ローウェルが死去した後は、彼に学んだトンボーがローウェルの意思を引き継いで捜索を続け、発見に至った。
皮肉にも、捜索のきっかけとなった海王星の軌道の摂動の原因となるには、冥王星はあまりにも小さすぎる。19世紀に天文学者が観測した海王星の軌道の計算との食い違いは、海王星の質量の見積もりが正確でなかったためのものだった。いったんそれが分かると、冥王星が非常に暗く、望遠鏡で円盤状に見えないことから、冥王星はローウェルの考えた惑星Xであるという考えに疑問の目が向けられた。ローウェルは1915年に冥王星の位置を予測しており、これは当時の冥王星の実際の位置にかなり近かった。しかし、アーネスト・ウィリアム・ブラウンはほとんど即座にこれは偶然の一致だと結論付け、この見方は今日でも支持されている[8]。従って、冥王星がピッカリング、ローウェル、ケタカルの予測した領域の近くにあったことがただの偶然に過ぎないことを考慮すると、トンボーが冥王星を発見したことはさらに驚くべきことになる。
命名
発見された新天体を命名する権利は、ローウェル天文台と、所長のヴェスト・スライファーにあった。トンボーは他の誰かに提案される前に早く新天体の名前を提案するようにスライファーをせきたてた[7]。名前の提案は世界中から殺到すると考えられた。ローウェルの未亡人のコンスタンス・ローウェルはまずゼウスという名前を提案し、次には「ローウェル」を、最後には彼女自身の名前である「コンスタンス」を提案したが、どれも熱心な支持は得られなかった。クロノスやミネルヴァといった神話上の名前は、提案された名前の中で多くの支持を得た[9]。
「Pluto」（プルート）という名前を最初に提案したのは、イングランド、オックスフォード出身の当時11歳の少女ヴェネチア・バーニーである[10]。天文学と同じぐらいローマ神話とギリシア神話にも興味があった彼女は、オックスフォード大学のボドレアン図書館[11]で以前司書をしていた祖父ファルコナー・マダンとの会話の中で、ギリシア神話のハデスに対応するこの名前を提案した。マダンはこの提案をハーバード・ターナ教授に伝え、ターナーはこの提案をさらにアメリカにいた同僚に電報で送った。ほとんど全ての人から好意的な意見を得た後、[要出典]「Pluto」という名前はスライファーによって公式に採用され1930年3月5日に発表された。
この天体に使われた名前はローマ神話で冥府の王であるプルートのことであり、太陽系最深部の暗闇に存在する冥王星のイメージを象徴している。また、最初の2文字のPLは、パーシヴァル・ローウェルのイニシャルでもある。
日本語名の「冥王星」は、発見後すぐに日本人の野尻抱影が提案した名称である。彼はこの名称を「幽王星」というもう1つの候補とともに雑誌科学画報の1930年10月号に紹介した。この名称は京都天文台ではすぐに採用されたが、東京天文台（現在の国立天文台）では英語のままの「プルートー」が用いられた（当時、東京天文台と京都天文台は異なる用語を用いていることがしばしばあった）。1933年には中国でも「冥王星」が採用され使われ始めたが、東京天文台が「冥王星」を採用したのは1943年のことであった。現在では、中国語では日本語と同じ「冥王星」(Míngwángxīng)が用いられ、漢字をほぼ廃止した朝鮮語では漢字で冥王星にあたる「명왕성」[mjʌŋwaŋsʌŋ]を用いている。
漢字を完全に廃止したベトナム語では、ヒンドゥー教や仏教で地獄の守護神とされる閻魔にちなんで、漢字で「閻王星」にあたる「Diêm Vương Tinh」や、「閻王の星」にあたる「Sao Diêm Vương」などと呼ばれる。
物理的特徴
冥王星についての詳細はまだ不明の点が多い。これは主に、冥王星には未だに探査機などが接近観測を行ったことがなく、また冥王星が遠すぎるために地球から詳細に観測することも難しいことによる。
外観
冥王星の見かけの等級は14等級以下であり、従って観測には望遠鏡が必要となる。冥王星を容易に見るためには、望遠鏡の口径は約30cm以上が望ましい。非常に巨大な望遠鏡で観測しても、冥王星の角直径はわずか0.15″しかないため、恒星と同じように点状に見える。冥王星の色は非常にわずかに黄色がかった明るい茶色である。
カロンが発見されたことにより、冥王星のアルベドの見積もりは上方修正されることとなった。現在では冥王星は最初の推定よりもずっと小さいとされているため、必然的に、冥王星が光を反射する度合いは以前考えられていたよりも大きくなければならない。現在の推定では、冥王星のアルベドは、かなり高いアルベドを持つ金星よりもわずかに低い程度だと考えられている。
冥王星の距離が非常に遠く、また望遠鏡の技術にも限界があるため、現在でも冥王星の表面の詳細な写真を直接的に得るのは不可能である。ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した画像から、表面の明暗や模様などがわずかに分かる。冥王星の最高の画像は、最大の衛星カロンによる食の精密な観測により得られた、地表の明るさの分布地図である。冥王星がカロンに食されるにつれ明るさがどのように変化していくかをコンピュータ処理を用い観測する。例えば、冥王星上で明るい点が食されると、暗い点が食されたときよりも全体の明るさは大きく変化する。この技術を用いて、冥王星-カロン系全体の平均の明るさとその変化を時間とともに追っていくことができる。
質量と大きさ
冥王星の直径と質量は発見後数十年間にわたって誤って過大評価されていた。当初は冥王星は比較的大きく、質量は地球に匹敵すると考えられていたが、やがて観測が精密になると推定質量は急激に下方修正された。
1978年に衛星のカロンが発見されたことにより、ケプラーの第3法則のニュートンの公式を適用して、プルート - カロン系の質量を確定することが可能になった。元々、冥王星は水星よりは大きく火星よりは小さいと考えられていたが、この計算は観測されているのが単一の天体であると言う前提に基づいていた。[要出典]実際には1つではなく2つの天体であると言うことが一度分かると、冥王星の大きさの見積もりは一気に小さくなった。その後カロンによる冥王星の掩蔽の観測から冥王星の直径を決定することができるようになり、適応光学を用いた望遠鏡での観測により形状を決めることもできた。
太陽系全体を通じて見ると、冥王星はどの惑星よりも小さく、圧倒的に質量が少ない。それだけではなく、地球の月と比較しても質量は0.2倍以下であり、冥王星よりも質量が大きい衛星が7つもある。その7つの衛星は、ガニメデ、タイタン、カリスト、イオ、月、エウロパ、トリトンである。冥王星は、小惑星帯にある最大の小惑星でありdwarf planet（矮惑星または矮小惑星）でもあるケレスに比べると、直径は2倍以上、質量は10倍以上もある。しかし、2003年に発見された海王星以遠にあるエッジワース・カイパーベルト天体のエリスよりは小さい。
大気
冥王星ははっきりとした濃い大気は持っていない。太陽に近づくと、主に窒素、メタン、一酸化炭素の希薄な気体が冥王星を包み、表面にある固体の窒素や一酸化炭素の氷との間で平衡状態になる。冥王星が遠日点へと公転していき太陽から離れると、大気の大部分は凝固し、地表へと降下する。冥王星が再び太陽へ近づいていくと、冥王星の固体表面の温度が上昇し、固体窒素が昇華して気体となる。これが反温室効果をもたらす。この昇華する窒素は、人間の皮膚から蒸発する汗と同じように冷却効果を持つ。近年ではサブミリ波干渉計を用いて、冥王星の表面温度が予想されていたよりも10ケルビン低いことが発見された[12]。
1985年の恒星の掩蔽（恒星食）の観測から、冥王星は大気を持っているということが分かった[13]。この発見は1988年に起きた別の掩蔽の詳細な観測により確認され、著しく補強された。大気を持たない天体が恒星を掩蔽すると、恒星は瞬間的に消える。冥王星の場合、恒星は徐々に暗くなっていった。暗くなっていく割合から、冥王星の大気圧は、地球のおよそ70万分の1の0.15パスカルと分かった。
2002年には、冥王星による別の恒星の掩蔽の観測と分析が、パリ天文台[14]のブルーノ・シカルディ、マサチューセッツ工科大学 (MIT) [15]のジム・エリオット、ウィリアムズ大学[16]のジェイ・パサチョフが率いるチームによって行われた。冥王星が1988年よりも太陽から遠ざかっており、従って冥王星はより気温が下がり大気濃度も減少しているはずなのにも関わらず、驚くべきことに大気圧は従来の2倍の0.3パスカルと推定された。現在最善の仮説は、冥王星の南極が1987年に120年ぶりに影から出たため、窒素が余分に極冠から昇華したという説である。過剰の窒素が大気から凝縮するには数十年がかかると考えられている。
MITとウィリアムズ大学のエリオットとパサチョフのチームと、レスリー・ヤング率いるサウスウエスト研究所のチームは、2006年6月12日に起きた冥王星によるさらに別の恒星の掩蔽をオーストラリアから観測した。
組成
冥王星の光度曲線、ハッブル宇宙望遠鏡の観測を元に作成された表面の地図、赤外線スペクトルの周期的な変化などから明白に分かるように、冥王星の表面は異常に不均一である。冥王星の表面のうちカロンに向いた側はメタンの氷が多く、反対側は窒素と一酸化炭素の氷が多い。
軌道
冥王星の軌道は、太陽系の惑星と比較するとかなり異常である。惑星は黄道面と呼ばれる仮想の平面にかなり近い面を公転しており、軌道の形は真円に近い。対照的に、冥王星の軌道は黄道面から大きく傾いており（17°以上）、離心率が大きい（歪んでいて真円から遠い）。軌道が傾いているため、冥王星の近日点は黄道面よりもかなり北側に（~8.0 AU）ある。離心率が大きいことから、冥王星の軌道の一部は海王星よりも太陽の近くに入り込んでいる。
太陽からの距離
近日点の近くでは、冥王星は海王星よりも太陽に近くなる。最も最近この現象が起こったのは1979年2月7日から1999年2月11日までである。数学的な計算によると、この現象は前回は1735年7月11日から1749年9月15日まで続いた。同様の計算から、そのさらに前の回は1483年4月30日から1503年7月23日までだったことが分かっており、この期間の長さはほとんど1979年から1999年までの期間の長さと等しい。最近の研究では、冥王星が海王星の内側に入り込む期間は、微妙な変化はあるものの、約13年間と約20年間のものが交互に訪れると考えられている。
冥王星の軌道は海王星の軌道と3:2の軌道共鳴状態にある。海王星が冥王星に背後から近づくと、相互の重力によって互いにわずかに引かれ始め、トロヤ点を生じるような軌道上の同じ配列の間で相互作用する結果になる。軌道が歪んでいるため、3:2の比で軌道共鳴しているということは、海王星が常に冥王星と遠く離れたところにあることになり好都合である。冥王星が軌道を半周すると、冥王星は海王星に最も近づき、一見すると海王星が冥王星を捕獲しそうに見える。しかし冥王星は太陽からの重力的加速により速度を上げ、海王星の前方に留まり、冥王星の軌道の反対側で再び出会うまで前方に引かれる。
1990年代初めには、冥王星以外に海王星以遠天体 (TNO) がいくつか見つかり、そのうち海王星と3:2の軌道共鳴状態にあるものが一定数あった。このような軌道共鳴状態にあるTNOは冥王星にちなんで冥王星族 (Plutinos) と呼ばれている。
海王星と冥王星の接近
冥王星の軌道は海王星の軌道と「交差している」と言われることがよくある。しかし実際は、冥王星の軌道の交点（軌道が黄道面と交差する点）は両方とも海王星の軌道の外側にあり、距離にして6.4AU（すなわち、地球と太陽の間の距離の6倍以上）も離れている。その上、これらの天体は軌道共鳴状態にあるために、冥王星が2回公転する間に海王星は正確に3回公転する。このため、海王星と冥王星の軌道が最も近づいているところに海王星が達したとき、冥王星は軌道上ではるかに後ろにあり、代わって冥王星がその点に到達したときには、海王星は軌道上で50°以上も前方にあることになる。冥王星がもう1公転してこの点に到達した時には、海王星は軌道上で半周近く離れたところにある。その結果として、冥王星は軌道上のこの点では海王星の30AU以内には決して近づかないことになる。
実際に海王星と冥王星が最も接近するのは、軌道上のほぼ反対側であり、冥王星が遠日点を通過して（前回の遠日点通過は1866年）から約30年後に海王星が冥王星に追いつく（海王星と冥王星の遠日点経度は似通っている）。距離が最小になったのは1896年6月のことで、18.9AUまで近づいた。言い換えると、冥王星は土星に最も近づいたときよりも海王星に近づくことは決してないということである。
彗星との比較
エッジワース・カイパーベルトは全ての短周期彗星の供給源だと考えられており、冥王星も、他のエッジワース・カイパーベルト天体のように、彗星に一般的な特徴を持っている。太陽風によって冥王星の表面の物質はゆっくりと宇宙空間に吹き飛ばされており、これは彗星の場合と同様である[17]。もし冥王星を太陽の近くにおけば、彗星のように尾が発達するだろう[18]。
衛星
冥王星の衛星は現在3つが発見されている。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つの衛星ニクスとヒドラが発見された。
| 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 |
1186 | 1.90×1021 | 99.089 | 0.0 | 19,405 | 6.387 | 1978 |
| II | ニクス S/2005 P 2 |
44 | < 5×1018 | 0.04 ± 0.22 | 0.002 ± 0.002 | 48,675 ± 120 | 24.856 ± 0.001 | 2005 |
| III | ヒドラ S/2005 P 1 |
44 ～ 50 | < 5×1018 | 0.22 ± 0.12 | 0.005 ± 0.001 | 64,780 ± 90 | 38.206 ± 0.001 | 2005 |
カロン
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）。このことと、カロンの直径が冥王星の半分以上もあることから、天文学者の中には冥王星 - カロン系を二重惑星と呼ぼうと考えるものもいた。この系は、自転と公転の同期状態になっているという点でも、惑星系を通じて見ても特異である。すなわち、カロンは常に冥王星に同じ面を向け、冥王星もカロンに対して常に同じ面を向けているのである。
研究者の中には、冥王星とカロンは過去には共に海王星の衛星であり、トリトンが海王星に捕獲された際に海王星を公転する軌道からはじき出されたという仮説を立てているものもいた。[要出典]海王星の最大の衛星であるトリトンは、大気や地質学的組成が冥王星と類似しており、過去には太陽を公転するエッジワース・カイパーベルト天体だった可能性もある。しかし今日では、冥王星は海王星を公転していたことはなかったということが広く受け入れられている。[要出典]
カロンは平均密度が2.24g/cm³あり、冥王星の2.05g/cm³より大きい。これは、メタンなどの軽い物質に対する、水の氷の割合が多いためと思われる。
| 冥王星とカロンの、地球の月との比較 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 名称 | 直径 (km) |
質量 (kg) |
軌道半径 (km) | 軌道周期（日） | |
| 冥王星 | 2306 （月の65%） |
1.3×1022 （月の18%） |
2390 （月の0.6%） |
6.3872 （月の25%） |
|
| カロン | 1205 （月の35%） |
1.5×1021 （月の2%） |
19,570 （月の5%） |
||
ニクスとヒドラ
2005年5月15日に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[19][20]、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逆行しており、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。
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現在進行中である。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エッジワース・カイパーベルト天体と同じ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[21]。
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環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の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[22]。
分布
冥王星の衛星の分布は観測されている他の惑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[23]。
さらなる衛星はあるか
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[24]。
冥王星の探査
- 詳細はニュー・ホライズンズを参照。
冥王星は質量が小さく地球からの距離が非常に遠いため、探査機を送るのは非常に難しい。ボイジャー1号は冥王星を訪れることもできたが、制御チームは代わりに土星の衛星タイタンへの接近飛行を選んだため、冥王星への接近飛行はできない軌道になった。ボイジャー2号は元々冥王星に接近するような軌道ではなかった[25]。その後NASAはプルート・カイパー・エクスプレスミッションを計画していたが、経費の増大や打ち上げロケットの開発の遅れなどのため、2000年に中止された。[要出典]
初めて冥王星を訪れる探査機は、2006年1月19日に打ち上げられたNASAのニュー・ホライズンズである。探査機は木星の重力によりスイングバイを行い、2015年7月14日に冥王星に最接近する。冥王星の観測は最接近の5ヶ月前から始まり、冥王星とすれ違い通り過ぎてからも少なくとも1ヵ月間は続く予定である。
ニュー・ホライズンズは、冥王星とその衛星カロンの全体的な地質と地形の特徴を明らかにし、表面の組成の地図を作成し、冥王星の薄い大気とそれが流出する割合を明らかにするための、画像撮影装置と無線科学調査ツール、さらに分光器とその他の実験装置を含んだ遠隔操作パッケージを使用する予定である。ニュー・ホライズンズは冥王星とカロンの表面の写真撮影も行う。
ニクスとヒドラという2つの衛星が発見されたことにより、探査機にとっては予定外の難題が生まれるかもしれない。ニクスとヒドラの脱出速度が比較的小さいため、エッジワース・カイパーベルト天体との衝突で薄い塵の環が生じている可能性がある。もしニュー・ホライズンズが飛行中にこのような環の中を通過すれば、探査機に損傷を与えたり機能停止させるような微小隕石によるダメージを受ける可能性が高まる[22]。
惑星としての地位をめぐる論争
冥王星は他の8つの惑星と性質が違い、また以前は明確な惑星の定義が存在しなかったため、少なくとも最初のエッジワース・カイパーベルト天体である1992 QB1が発見された1992年以降、冥王星を公式に惑星と呼ぶべきかどうかを巡り常に様々な議論や論争がなされてきた。1990年代後半以降同様の天体がさらに次々と発見され、論争はますます激しくなっていった。
そもそも惑星か
冥王星は海王星までの8つの惑星と比較すると離心率や軌道傾斜角が大きいことから、発見された当初から「変わった惑星」だと考えられていた。発見されてからしばらくの間は地球と同じ程度からその数倍の質量を持つと推定されていたが、実際はそれよりはるかに小さいことが明らかになり、組成や予想される起源から、エッジワース・カイパーベルト天体やtrans-Neptunian object（海王星以遠天体、TNO）に所属する天体ではないかという意見が有力になっていった。また、冥王星の表面を覆う氷は彗星が持っている氷と同じ成分であることから、冥王星は太陽系を形成したときの微惑星の集合体だと考えられるようになった。このような研究の進展から、冥王星を惑星とみなすことに疑問を抱く声が高まっていった。
1990年代後半には、冥王星の惑星としての地位を見直す声がますます高まってきたが、国際天文学連合 (IAU) は冥王星を惑星から外すことには消極的だった。1998年には番号登録された小惑星の数が10000個に迫ってきたことから、冥王星を小惑星に分類し小惑星番号10000番を与えてはどうかという声が上がった。しかしIAUは1999年2月3日、冥王星をTNOのリストに加えることは考えているが、冥王星の立場を変更する動きは全くないとの声明を発表した[26]。結局、小惑星番号10000番は普通の小惑星に与えられた。
博物館の模型からの省略
博物館やプラネタリウムの責任者が、太陽系の惑星模型から冥王星を省略することで論争を引き起こすことが時々あった。中には意図的なものもあった。ニューヨークのヘイデンプラネタリウムでは、改築後2000年に営業を再開した際、冥王星を除いた8つの惑星の模型を展示した。この論争は当時メディアで大きく取り上げられた[27]。
新発見が議論に火をつけた
望遠鏡の技術が進歩し続けたことにより、21世紀にはさらに多くのtrans-Neptunian Objectが発見できるようになり、その中には冥王星の大きさに匹敵するものもあった。2002年には、冥王星の半分よりも少し大きい直径1,280kmのクワオアーが見つかった。2004年には、推定直径の上限が1,800kmであるセドナが発見され、冥王星の直径の2,320kmに迫った。
2005年7月29日、仮符号2003 UB313（2006年9月にエリスと命名された）と呼ばれるtrans-Neptunian Objectの発見が公表された。この天体は等級とアルベドを考慮に入れただけの計算を元にすると、冥王星よりやや大きいと推測された。これは1846年の海王星の発見以来、太陽系内で最大の天体の発見であった。この天体を惑星と呼ぶかどうかの公式な合意は何も無かったにも関わらず、発見者とメディアは当初これを「第10惑星」と呼び、10個目の惑星発見という報道もされた。天文学会の他の人々の中には、この発見を、冥王星を小惑星として再分類する最も強力な根拠とみなすものもいた。
最後まで残った冥王星の特徴的な点は、巨大な衛星カロンと大気である。しかしこれらの特徴も、冥王星特有のものではないかもしれない。他にもいくつかの海王星以遠天体は衛星を持っている。また、2003 UB313（エリス）のスペクトルからは表面の組成が冥王星と似ていることが示唆され、2005年9月には衛星も発見された（2006年9月にディスノミアと命名された）。海王星以遠天体2003 EL61（愛称「サンタ」）は2つの衛星を持ち（そのうち1つは愛称「ルドルフ」）、これはエリス、冥王星、2005 FY9（愛称「イースターバニー」）に次いで4番目に大きな海王星以遠天体である。
国際天文学連合での議論
- 詳細は惑星#2006年IAU総会を参照。
2006年8月14日から、チェコのプラハで、惑星の定義を決めるための国際天文学連合 (IAU) 総会が開かれた。当初提出された定義案に従うならば、冥王星が惑星として残るのに加えて冥王星の衛星カロン、小惑星ケレス、2003 UB313（エリス）が惑星とみなされ、惑星は12個となる。しかし、天文学者などから強い反対の声が噴出し、原案は大幅な見直しを余儀なくされた。結局、8月24日に採択された議決において「惑星」、「dwarf planet」（矮惑星または矮小惑星）、「Small Solar System Bodies」の3つのカテゴリが定義されることになった。
-
- 惑星
- 太陽のまわりを公転していること。
- 自己の重力によって球形になるほど十分な質量を持っていること。より明確にいうと、自己の重力により重力平衡形状になっていること。
- 軌道上の他の天体を排除 (clear) していること。
-
- dwarf planet
- 太陽のまわりを公転していること。
- 自己の重力によって球形になるほど十分な質量を持っていること。より明確にいうと、自己の重力により重力平衡形状になっていること。
- 軌道上の他の天体を排除 (clear) していないこと。
- 衛星ではないこと。
IAUは上記の定義の元で、それまでの9つの惑星のうち冥王星は惑星としての条件の3つ目を満たさないとして[28]、惑星の総数を8つとするともに冥王星を「dwarf planet」に分類し、まだ命名されていないTNOのカテゴリの典型例とみなすと決議した。
さらに、2006年9月8日、小惑星センター (MPC) は冥王星を正式に小惑星の一覧に加え、小惑星番号134340番を割り振った。1999年からの7年間で、登録された小惑星の数は10倍以上に増えていた。冥王星に10000番を割り当てる提案が却下されて以降、20000番のヴァルナや50000番のクワオアーのように、エッジワース・カイパーベルト天体の中にはキリのいい番号が割り当てられたものもあったが、冥王星には結局平凡な番号が割り当てられることになった。
IAUの決議の衝撃
天文学会の中には、この再分類に対する抵抗もあった[29]。NASAの冥王星探査機ニュー・ホライズンズの主任研究官アラン・スターンは、公然とIAUの決議を嘲笑し、「技術的な理由から、決議はお粗末なものだ」と述べている[30]。スターンの現在の主張は、地球、火星、木星、海王星は全て軌道を小惑星と共有している[31]ため、新しい定義ではこれらの惑星も惑星ではなくなるというものである。しかしこの発言は、これらの4惑星を含む、軌道付近の天体を排除している8つの惑星を「明らかに我々の太陽系は含んでいる」とする彼自身の文章と矛盾するようにも思える[32]。一方、IAUを支持している者もいる。エリスを発見した天文学者マイケル・ブラウンは、「このばかげたサーカスのような手続き全体を通して、何とか正しい答えに巡り合った。長い時間がかかった。科学者は、たとえ強い感情が絡むときであっても、最終的には自らの誤りを正すのだ。」と語っている[33]。
一般大衆の間では、広範囲に及ぶメディア報道の中では受け取り方は様々である。再分類を受け入れる者もいるが、IAUに冥王星の惑星復活を強く求めるインターネット上の請願によって決定を覆そうとしている者もいる。カリフォルニア州議会の一部の議員が発表した議決では、IAUの「罪」の中でも特に「科学的に異端である説の主張」を非難している[34]。
冥王星と人類
冥王星への愛着
冥王星は世界各国の人々に、太陽系の9つ目の惑星として長い間親しまれてきた。特に、冥王星を発見したクライド・トンボーがアメリカ人であったことから、冥王星は1930年の発見以降長い間、アメリカ人が発見した唯一の惑星とされ、発見当初からアメリカ人の誇りと思われてきた。ディズニーのキャラクターとして親しまれているプルートは、冥王星が発見された年に誕生しており、冥王星（プルート）から名前が取られている。このこともあり、多くのアメリカ人は冥王星に特別な愛着を抱いてきた。アメリカ人のこのような強い愛着が、冥王星の立場が疑われ始めてからも、長らく議論を混乱させる一因にもなった。2006年に結局冥王星が惑星から除外されることが決まると、多くの人々が困惑し、特にアメリカ人からは失望や落胆、不満の声が強く聞かれた。
冥王星が惑星でなくなるきっかけを作ったのが、アメリカによる数々の華々しい天文学上の成果と、その結果出された「太陽系惑星12個案」だったことは皮肉である。
惑星としての記念
1970年代初頭に打ち上げられた宇宙探査機パイオニア10号とパイオニア11号に搭載された金属板には、冥王星が惑星として描かれている。この金属板は、将来探査機が地球外文明と遭遇した場合に、探査機がどこから来たかという情報を与えることを意図しており、我々の太陽系の図も含まれていて、9つの惑星が描かれている。同じように、探査機ボイジャー1号とボイジャー2号（同様に1970年代打ち上げ）に搭載されている黄金のレコードに記録されたアナログ画像や1974年に送信されたアレシボ・メッセージでも、やはり冥王星は9番目の惑星とされている。
原子番号92番、93番、94番の元素はウラン (uranium)、ネプツニウム (neptunium)、プルトニウム (plutonium)と名付けられており、これはそれぞれ天王星 (Uranus)、海王星 (Neptune)、冥王星 (Pluto) から取ったものである。
グスターヴ・ホルストによる組曲惑星は、冥王星発見以前の1914年から1916年にかけて作曲されており、当時未発見の冥王星は含まれていない。しかし、冥王星が発見されて以降、冥王星の曲を補完しようという試みがあり、そのうち2000年にコリン・マシューズが作曲した「冥王星、再生する者」が有名である。ただしこの作品の追加には賛否両論がある。
冥王星が登場するフィクション
冥王星は、「最も遠い惑星」とされたことから、太陽系の果ての象徴とされ、SFやスペースオペラなどに描かれることが多かった。冥王星が登場する有名な作品には、『キャプテン・フューチャー』、『宇宙戦艦ヤマト』、『銀河鉄道999』などがある。月と太陽系の各惑星を各登場人物に象徴させる『美少女戦士セーラームーン』では、セーラープルート（冥王せつな）と呼ばれるキャラクターが存在し、その年齢はセーラー戦士中最年長（見た目小学生のセーラーちびムーンを除く）とされている。
分類変更による波紋
今まで冥王星は太陽系の最果ての惑星として占星術や多くのSF作品などに影響を与えてきたが、IAUの決定で惑星ではなくなった今後、これらの文化に混乱を呼びそうである。
冥王星は惑星だと記載してきた世界の教科書出版業界にも衝撃と混乱をもたらしており、例えば日本では2008年度から教科書を訂正する方針となった。多くの国の政治家も「この結論は歴史的なものである」といった趣旨の発言をしている。
『宇宙戦艦ヤマト』や『銀河鉄道999』で知られる漫画家の松本零士は、「理論的には正しいが、人々が持つ宇宙への夢に対する配慮に欠けた決定である」といった趣旨の発言をしており、占星術で首都移転を決めるほどの社会的影響力のあるミャンマーの占星術師の協会がこの決定を非難するなど、冥王星の惑星除外の衝撃は天文学以外の分野にも波及している。
誤解されがちだが、惑星ではない別のカテゴリの天体（の、最初の一つ）になったことは決して冥王星の存在価値を否定するものではない。しかし、発見から76年間も惑星として親しまれてきただけに、「冥王星が惑星でなくなった」ことを受け入れられない人が非常に多いのも事実である。
惑星記号
冥王星の天文学におけるシンボル（惑星記号）はPとLのモノグラムである
である。これは、パーシヴァル・ローウェルのイニシャルをも表している。冥王星の惑星記号は発見当時複数提案され、ローウェル自身が提唱したものもある。天文学が採用した結果、上記の記号が大勢を占めるに至ったが、占星術においては別のシンボル ( 
) を好んで使う流派もある。このシンボルは海王星のもの ( 
) に似ているが、三叉の中央の尖った部分に円がある。
関連項目
出典
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外部リンク
日本語
- ザ・ナインプラネッツ日本語版（冥王星）
- 日本惑星協会（冥王星、惑星の座を失う！）
- ニュース特集・太陽系再編 - AstroArts
- 元第9惑星・冥王星に、小惑星番号(134340)を付与 - 2003 UB313などにも - AstroArts
- 冥王星の二つの新衛星に新しい名前 - 国立天文台 アストロ・トピックス (218)
- 「惑星」の定義の原案、公開へ - 国立天文台 アストロ・トピックス (230)
- （速報）太陽系の惑星の定義確定 - 国立天文台 アストロ・トピックス (233)
- 惑星定義に関する経緯と解説 - 国立天文台 アストロ・トピックス (234)
- 「惑星」の定義について - 国立天文台
英語
- 国際天文学連合総会 2006年8月24日、プラハでの評決結果 - 採択された惑星、dwarf planet、Small Solar-System Bodiesの定義が末尾にある。
- NASAの冥王星データ表
- ローウェル天文台の歴史、使命、重要な発見
- デービッド・H・フリードマン、「惑星が惑星でなくなるのはいつか」、 月刊アトランティック、1998年2月。
- NASAの冥王星-カイパーベルトミッション – 2006年前半に打ち上げ。
- サイエンスフィクション中の冥王星 – 冥王星を舞台にしたサイエンスフィクションの一覧。
- 宇宙への窓 – 冥王星
- 第2衛星と第3衛星に関するSpace.com の記事
- NASAのハッブル望遠鏡が冥王星の新衛星を明らかに – ハッブル広報
- 冥王星に新衛星か - ワシントンポスト
- Elliot et al., The recent expansion of Pluto's atmosphere
- Pasachoff et al., "The Structure of Pluto's Atmosphere from the 2002 August 21 Stellar Occultation," Astron. J., 129, 1718-1723.
- 惑星に名前を付けた少女 – BBC ニュース
- 海王星との共鳴を示す冥王星軌道のシミュレーション
- 冥王星の惑星としての地位についてのIAUの勧告を予想したナショナルパブリックラジオの記事
- 冥王星が惑星であることの言語学的・文化的側面について議論したナショナルパブリックラジオの番組
- 専門家たちが冥王星の運命を決めるため集まった - 2006年8月14日のBBCニュース
- 地質学者たちが彼らのplutonsのために戦う
- 有名だが風変わりな冥王星は死んだ
- 冥王星は惑星だ! - plutoisaplanet.org
- 冥王星を惑星に留める請願書 - www.save-pluto.net
- 冥王星を守れ - ライブジャーナル
- 決定に対する、IAU書記長ルボシュ・ペレク博士の観点
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