海王星の3番目に大きな衛星であるネレイドが、太陽系の外縁部から引き寄せられた天体ではなく、もともと海王星の周りで形成された衛星である可能性があるという研究結果が発表された。
アメリカ・カリフォルニア工科大学のマシュー・ベリャコフ氏の研究チームは21日（現地時間）、国際学術誌『サイエンス・アドバンシズ』でジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測データと軌道シミュレーションを分析した結果、ネレイドは海王星の初期の衛星系で唯一、原形を保ったまま残った衛星かもしれないと明らかにした。
ネレイドは1949年にオランダ系アメリカ人の天文学者であるジェラルド・カイパー氏によって発見された衛星である。直径は約350kmで、海王星の衛星の中ではトリトン、プロテウスに次いで3番目に大きい。
これまでネレイドは、海王星の外を漂っていたところを重力によって引き寄せられた「捕獲衛星」と考えられてきた。海王星の周囲をほぼ円軌道で公転する一般的な衛星とは異なり、大きく歪んだ楕円軌道を描いて回っているためである。
しかし、ネレイドは不規則衛星として見るには独特な特徴を持っていた。軌道は非常に歪んでいるが、他の不規則衛星に比べて海王星に比較的近く、サイズも大きかったのである。また、海王星最大の衛星トリトンのように、逆行軌道をとっているわけでもなかった。
そこで研究チームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線分光観測を用いて、ネレイドの表面成分を分析した。分光観測とは、天体から来る光を波長ごとに分けることで、その表面にどのような物質があるのかを推定する方法だ。
分析の結果、ネレイドのスペクトルはカイパーベルト天体の特徴とは一致しなかった。カイパーベルトとは、海王星の外側にある氷の天体が存在する領域で、冥王星もこの地域に属する。この分析結果は、ネレイドがカイパーベルトから来たという既存の説を覆す結果であった。
研究チームは、ネレイドの現在の軌道についても、別の視点から説明が可能だと見ている。その核心は、海王星最大の衛星トリトンだ。トリトンは海王星の自転方向とは反対に回る巨大な衛星で、かつてカイパーベルトから引き寄せられた天体だと考えられている。
シミュレーションの結果、トリトンが海王星に引き寄せられる過程で、もともと存在していた衛星系が大きく揺れ動いた可能性が示唆された。もともとあった衛星同士が衝突したり、弾き出されたりしたほか、一部は軌道が大きく歪んでしまった可能性があるということだ。
ネレイドはこの大激変の中で破壊されずに生き残ったものの、現在のように大きく歪んだ軌道へと押し出された可能性がある。つまり、ネレイドの奇妙な軌道は「外から引き寄せられた」という証拠ではなく、トリトンが捕獲された当時の衝撃を耐え抜いた痕跡であるかもしれないという意味である。
今回の研究は、観測とシミュレーションに基づいて新たな可能性を提示したものだ。研究チームは今後、さらなるシミュレーションを通じて、トリトンがいつ捕獲されたのか、また当時の海王星周辺の衛星系がどのような構造であったのかを、より詳しく解明していく計画だ。
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