重力波ミッションに惑星科学の副産物
Laser Interferometer Space Antenna、略してLISAは、宇宙でも最も激しい出来事から発せられる重力波を検出するために建設されている。しかし新しい論文は、このミッションが小惑星の秤としても機能し、驚くほど高い感度を使って、ハードウェアを変更することなく近くの地球近傍小惑星の質量を測定できる可能性を示している。
発想は単純だが、技術的にはかなり珍しい。LISAは三つの宇宙機が三角形に編隊を組んで飛行し、それぞれの宇宙機内にある自由落下する試験質量の位置の極めて小さな変化を検出できる装置を備える。これらの測定は、遠方の天体物理学的事象が引き起こす時空のさざ波を捉えるためのものだ。しかし同じ感度は、通過する小惑星からの微小な重力も記録できる。
小惑星の質量が測りにくい理由
質量は小惑星の最も重要な特性の一つだが、正確に決めるのは最も難しい項目の一つでもある。衝突リスク、資源の可能性、軌道上の挙動に影響するからだ。それでも、ほとんどの地球近傍小惑星について、科学者は質量を直接測定していない。代わりに、光学観測と、分光特性に基づく密度の仮定を組み合わせて推定することが多い。
資料によれば、地球近傍小惑星のうち、誤差を10%以下に抑えて質量を推定できるのは35%未満だという。最も信頼できる測定は、軌道力学から追加情報が得られる連星小惑星や、小惑星が別の天体と測定可能な重力相互作用を起こす稀なケースから得られることが多い。各天体に宇宙機を送り込む方法のほうが正確だが、記事で触れられている4万1000個以上の既知の地球近傍小惑星すべてに対しては現実的ではない。
LISAがどう役立つか
小惑星がLISAの宇宙機の一つに十分近づいた場合、具体的には最小軌道交差距離と呼ばれる範囲内に入ると、その重力が宇宙機内の自由落下試験質量をわずかに引っ張る。LISAの装置はピコメートル級の変化を検出でき、新しい論文は、これらの摂動をミッションの他の信号から分離できると主張している。
当初は雑音と見なされていたものが、実はデータになるかもしれない。重力波探査の邪魔者として通常のニュートン的な引力を扱う代わりに、研究者たちはそれをモデル化し、惑星科学に活用できると提案している。
資料で紹介されている論文は、ベルン大学のSara Marques氏とESAのOliver Jennrich氏によるものだ。彼らは小惑星に起因する信号がどのように見えるかをモデル化し、その効果は背景の測定複雑性の中に埋もれるのではなく、識別可能だと論じている。
低コストの科学的追加価値
この提案が際立つ理由の一つは、新しい装置を追加する必要がないことだ。LISAはすでに2035年7月の打ち上げが計画されている旗艦級の重力波観測衛星だ。同じ測定から小惑星の質量推定を引き出せるなら、その利点は宇宙機の追加ハードウェアではなく解析から生まれる。
これは魅力的だ。なぜなら、小惑星の特性把握は、惑星防衛や将来の資源活用の議論に比べて依然としてデータが不足しているからだ。質量がより正確に分かる天体の数が少しでも増えれば、リスク評価と科学的理解の両方を改善できる。
- LISAは小惑星ではなく重力波の検出を目的としている。
- しかし、その装置は近くの地球近傍小惑星からのごく小さな重力の引っ張りも検出できる可能性がある。
- この方法は、ミッションのハードウェアを変えずに小惑星の質量推定を改善できるかもしれない。
この概念はまだ将来構想にとどまり、ミッションの打ち上げも数年先だ。しかし、これは宇宙科学に見られる広い傾向を反映している。ある最先端課題のために作られた極めて高感度な装置が、隣接分野の答えを開くことがあるのだ。この場合、ブラックホールやその他の宇宙イベントを狙うミッションが、惑星科学のより身近な問題の解決にも役立つ可能性がある。
この手法が提案どおりに機能すれば、LISAは深宇宙の声を聴くだけでなく、自分たちの天体近傍を移動する小さな天体の重さを測る助けにもなる。
この記事はUniverse Todayの報道に基づいています。元記事を読む。
Originally published on universetoday.com