流星群というと、「一つの彗星から一つの流星群ができる」と考えたくなります。しかし実際には、同じ彗星が二つ以上の流星群の母天体になることもあれば、彗星ではなく小惑星のような天体が流星群の母天体になることもあります。
この違いが生まれるのは、流星群を決めるのが母天体の名前そのものではなく、母天体から放出された粒子がどの軌道に広がり、地球がその粒子群とどこで、どの方向から交差するかだからです。
つまり、母天体と流星群の関係は必ずしも一対一ではありません。重要なのは、母天体が残したダスト・ストリームの形と、地球軌道との幾何学的な関係です。
多くの流星群は彗星の塵から生まれる
彗星が太陽へ近づくと、核に含まれる氷が昇華し、ガスとともに塵が放出されます。比較的大きな塵の一部は、彗星と似た太陽周回軌道に残ります。
時間がたつと粒子は彗星の前後へ広がり、軌道に沿ったダスト・ストリームを形成します。地球がその流れを横切ると、多数の粒子が大気へ入り、流星群になります。
この基本構造は、多くの流星群に共通します。しかし、ここから先は母天体ごとの軌道と地球との交差位置によって違いが生まれます。
一つの彗星が複数の流星群を生むことがある
代表例がハレー彗星です。ハレー彗星は、5月ごろのみずがめ座η流星群と、10月ごろのオリオン座流星群の母天体です。
同じ母天体なのに二つの流星群になるのは、地球がハレー彗星由来の粒子軌道と一年の異なる場所で交差するからです。
地球が春に交差する側では、粒子の到来方向がみずがめ座付近に見えます。秋に別の交差位置を通ると、到来方向はオリオン座付近に見えます。そのため、同じハレー彗星由来でも別の放射点・別の活動時期を持つ流星群として観測されます。
この例は、「母天体が同じなら流星群も一つ」とは限らないことをよく示しています。
流星群を分けるのは、母天体よりも地球との交差位置
流星群の名前は放射点が見える星座に由来しますが、放射点の位置は流星体が地球へ来る方向で決まります。
同じ母天体の粒子でも、地球軌道と交差する場所が違えば、地球から見た相対速度ベクトルも変わります。その結果、放射点、速度、観測時期が異なります。
したがって、流星群の識別では「どの母天体か」だけでなく、「どのダスト・ストリームを、地球がどの位置で横切ったか」を見る必要があります。
母天体が彗星ではない流星群もある
多くの流星群は彗星由来ですが、すべてではありません。代表例はふたご座流星群です。
ふたご座流星群の母天体は、小惑星フェートンと考えられています。フェートンは典型的な彗星のような大きなコマや尾を普段は示しませんが、太陽へ非常に近づく軌道を持ち、加熱による表面物質の放出などが研究されています。
このことから分かるのは、流星群の母天体に必要なのは「彗星という分類名」ではなく、地球軌道と交差する多数の粒子を宇宙空間へ供給できることです。
しぶんぎ座流星群でも、小惑星的な母天体が候補になっている
しぶんぎ座流星群の母天体候補としては、2003 EH1という小天体が知られています。この天体も見た目は典型的な活動彗星ではありません。
こうした例は、現在は小惑星のように見える天体でも、過去に彗星的活動をしていた可能性や、分裂・崩壊によって大量の粒子を放出した可能性があることを示します。
つまり「現在の見た目」と「過去に流星物質を供給した能力」は同じではありません。
母天体が今近くにいなくても、流星群は起こる
流星群は、母天体そのものがその年に地球へ接近することで起こるわけではありません。
一度放出された粒子は、長期間にわたり太陽の周りを回り続けます。そのため、母彗星が何十年も戻ってこない期間でも、過去に放出された粒子群を地球が毎年横切れば、流星群は毎年観測できます。
たとえばハレー彗星の公転周期は約76年ですが、オリオン座流星群とみずがめ座η流星群は毎年現れます。これは、彗星本体ではなく、すでに軌道上へ広がった塵を地球が横切っているためです。
古いダストが、現在の流星群をつくることもある
流星群の粒子は、母天体が直近の回帰で放出したものとは限りません。数百年、数千年前に放出された塵が現在の流星群に寄与することがあります。
国立天文台は、オリオン座流星群の過去の活発化について、約3000年前にハレー彗星から放出された塵が関係した例を紹介しています。
このため、現在の母天体の位置だけを見ても、その年の流星群の活動度は分かりません。どの時代に放出されたダスト・トレイルが地球軌道付近に来ているかが重要です。
一つの母天体から出た粒子も、完全に同じ軌道にはならない
彗星や小惑星から粒子が放出されるとき、粒子には母天体に対するわずかな速度差があります。
その差は小さくても、太陽の周りを何周もする間に軌道上の位置を大きく変えます。さらに惑星重力や太陽放射の影響も受け、粒子群は徐々に広がります。
その結果、一つの母天体の粒子でも、異なる時期・異なる軌道領域へ分布し、地球との交差条件も多様になります。
逆に、母天体が一つに確定できない流星群もある
流星群の軌道を逆算すれば、母天体候補を探すことができます。しかし、長期間の重力摂動や粒子の拡散によって、現在の流星軌道と母天体軌道が完全には一致しないことがあります。
また、母天体がすでに分裂・消滅している場合も考えられます。そのため、すべての流星群で母天体が明確に特定されているわけではありません。
研究では、軌道の類似度、活動時期、速度、スペクトル、ダスト・トレイルの数値計算などを組み合わせて、母天体との関係を評価します。
母天体との関係を調べると、太陽系小天体の歴史が見える
流星群と母天体の対応関係を調べることは、単に「この流星群はどの彗星から来たか」を当てる作業ではありません。
一つの彗星が複数流星群を作る例からは、粒子軌道と地球軌道の交差構造が分かります。小惑星的な天体が母天体になる例からは、過去の彗星活動や分裂史を考える手掛かりが得られます。
さらに、古いダスト・トレイルの活動を調べれば、母天体が過去のどの時期に大量の物質を放出したかを推定できます。
代表例を比べると、母天体と流星群の関係は一対一ではない
| 母天体 | 関連する流星群 | 特徴 |
|---|---|---|
| ハレー彗星 | みずがめ座η流星群、オリオン座流星群 | 一つの彗星から二つの主要流星群 |
| スイフト・タットル彗星 | ペルセウス座流星群 | 典型的な彗星由来流星群 |
| テンペル・タットル彗星 | しし座流星群 | ダスト・トレイルで大出現することがある |
| フェートン | ふたご座流星群 | 小惑星型天体が母天体 |
まとめ
一つの彗星が複数の流星群を生み、彗星以外の天体が母天体になる場合もあるのは、流星群を決めるのが母天体の分類名ではなく、放出された粒子の軌道と地球との交差条件だからです。
- 同じ母天体でも、地球が粒子軌道と異なる場所で交差すれば別の流星群になります。
- ハレー彗星は、みずがめ座η流星群とオリオン座流星群の両方を生みます。
- ふたご座流星群の母天体フェートンのように、彗星ではない小天体が大量の流星物質を供給する例もあります。
- 流星群は母天体本体ではなく、過去に放出されて軌道上へ残った粒子群によって起こります。
- 数百年・数千年前のダストが現在の流星群活動を左右することもあります。
つまり、流星群と母天体の関係は単純な一対一対応ではありません。流星群は、母天体が長い時間をかけて残した粒子軌道と、動き続ける地球が交差することで現れるため、その対応関係にも多様性が生まれるのです。
参考資料
- 国立天文台「流星群」
- NASA Science「Meteor Showers」
- NASA Science「Orionids Meteor Shower」
- NASA Science「Geminids Meteor Shower」
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