2001 QW 322

2001 QW 322
2010年10月9日にジェミニ北望遠鏡で撮影された2001 QW 322
発見
発見者カナダ・フランス黄道面調査[ 1 ] [ 2 ]
発見場所マウナ ケア天文台
発見日2001年8月24日[ 5 ]
指定
2001 QW 322
軌道特性 （重心）[ 8 ]
エポック2025年11月21日 ( JD 2461000.5)
不確実性パラメータ4
観測弧22.11年（8,076日）
最も早い回復前日2001年7月27日[ 5 ]
遠日点45.052  AU
近日点42.922 AU
43.987 AU
偏心0.0242
291.54 年（106,486 日）
134.122 °
0° 0 m 12.171秒 / 日
傾斜4.8095°
124.690°
74.789°
既知の衛星1
身体的特徴
128+2 −4 km（小学校） [ 9 ] [ 7 ] : 14
質量2.150+0.144 −0.223× 10 18  kg（システム） [ a ]
平均密度
1 ± 0.2 g/cm 3 [ 1 ]
0.093+0.010 −0.006[ 7 ] : 14
赤みが少ない（青みがかっている）[ 10 ]
~24.3 ( Vバンド、個別成分) [ 1 ]

2001 QW 322は、 2001年8月24日にマウナケア天文台の天文学者によって発見された、極めて幅の広いカイパーベルト天体の連星系である。海王星の彼方に位置するこの連星系は、直径約128km（80マイル）の2つの同一の天体から構成され、互いの重心を周回する軌道を17年の周期で。天体間の平均距離は101,500km（63,100マイル）であり、 2025年時点で2001 QW 322は最も幅の広い連星系小惑星として知られている。天体間の距離が非常に大きいため、重力による結合が弱く、この連星系はカイパーベルト天体が接近して衝突したり、重力の摂動を受けたりすることで崩壊しやすい研究によると、 2001 QW 322システムは、当初は小さな間隔で形成されたが、カイパーベルト天体による摂動により数十億年かけて広がった可能性が高いことが示唆されている。 [ 11 ] [ 12 ]

2001 QW 322系は、太陽の周りを遠方、低傾斜、低離心率の軌道を描いて公転しているため、「冷たい」古典カイパーベルト天体の一つである。この冷たい古典カイパーベルト天体は、太陽から現在の距離で形成されたと考えられている。これは、太陽系が誕生した当時から海王星の重力の影響を受けないほど十分に遠い距離である。2001 QW 322系の​​両方の構成要素は、他の多くの冷たい古典カイパーベルト天体に比べて赤色（青色）が乏しいため、天文学者たちは2001 QW 322がメタノールのような赤化物質が存在しない高温環境で形成されたのではないかと仮説を立てている。[ 10 ]

発見

カナダ・フランス・ハワイ望遠鏡による2001 QW 322の発見画像には、背景の星に対して一緒に動いている、明確に分離された 2 つの要素が示されています。

2001 QW 322は、カナダ・フランス黄道面サーベイの天文学者達によって発見された。[ 1 ] [ 2 ]このサーベイには、ジョン・J・カヴェラーズ、ジャン＝マルク・プティ、ブレット・グラッドマン、マシュー・ホルマンらが参加していた。[ 3 ] [ 4 ]この発見は、2001年8月24日、ハワイのマウナケア天文台のカナダ・フランス・ハワイ望遠鏡を使った天王星の衛星の探査中に行われた。[ 13 ] [ 1 ]カヴェラーズが撮影しプティが分析した発見画像により、2001 QW 322は2つの同一の成分が一緒に動く連星系であることが明らかになった。[ 3 ]各要素は互いに4秒角の角度で離れており、これは見かけ上の物理的距離125,000 km（78,000マイル）に相当し、当時知られていた太陽系の他のどの連星天体よりもはるかに大きいものでした。 [ 3 ] [ 1 ]

発見者は、2001 QW 322が並外れて広い連星であることにすぐに気づき、様々な大型望遠鏡を使った数年にわたる観測キャンペーンを開始し、連星系の相互軌道と太陽中心軌道を決定した。[ 13 ] [ 2 ] [ b ] 2001 QW 322連星系の発見は、2001 年 11 月 9 日に小惑星センターと中央天文電報局から発行された回覧文で発表された。[ 3 ] [ 4 ] 2001 QW 322の太陽中心軌道は2003 年までに決定され、相互軌道は 2007 年末までに決定され、2008 年 10 月に発表された。[ 13 ] [ 14 ]

太陽中心軌道

2001 QW 322の太陽の周りの軌道（他の惑星の軌道を含む）

2001 QW 322系は、太陽から平均距離 (長半径) 44.0  AU (65.8億km、40.9億マイル) を周回し、太陽中心軌道を一周するのに 291.5 年かかります。[ 8 ] [ c ]この系は、カイパーベルトの古典領域に位置し、太陽から 42 から60 キロメートル離れています。太陽から47 AU 、 [ 7 ]冥王星のような他の多くの氷の天体が見つかる海王星の軌道の外側にあります。 [ 14 ] 2001 QW 322はカイパーベルトの他の多くの天体と軌道を共有しているため、これらの天体が連星系の数ヒル半径内を通過する可能性があります。 [ 11 ]：2、4 [ d ]

2001 QW 322システムの太陽中心軌道はほぼ円形で、軌道離心率は0.024と低い。[ 8 ]近日点では太陽から42.9 AUまで遠日点では太陽から45.1 AUの距離にあり[ 8 ] 、海王星から12.6 AUの距離にある。[ e ]太陽中心軌道はわずかに傾いており、黄道に対する軌道傾斜角は4.8°と低い。[ 8 ]これらの軌道特性により、2001 QW 322は「冷たい」古典カイパーベルト天体（KBO）に属し、その名は明らかに励起の少ない（力学的に「冷たい」）軌道を持つためである。[ 7 ] : 2–3 [ f ]冷たい古典カイパーベルト天体は海王星に十分近づかないため、惑星の重力による大きな摂動を受けず、軌道は長期間安定している。[ 11 ] : 2 [ 12 ]

連星系

2001 QW 322セカンダリー（「A」/「サザン」）
2001年から2023年までの2001 QW 322システムの軌道運動を示すタイムラプス
発見
発見者カナダ・フランス黄道面調査[ 1 ] [ 2 ]
発見場所マウナ ケア天文台
発見日2001年8月24日
軌道特性[ 7 ] : 7
エポック2001 年 7 月 27 日 10:04:48 UTC ( JD 2452117.92)
  • 101 500+3800 −1400 km（相互分離；プライマリに対して）
  • （22.22%+1.33% −0.61%システムのヒル半径）[ d ]
偏心0.46+0.02 −0.01
17.01+1.55 −0.69 年
時速3 キロメートル（秒速0.83メートル）[ 16 ]
158°+19° −10°
傾斜
243°+3° −4°
  • 257°+5° −10°（黄道に関して）
  • 248°+6° −10°（太陽中心軌道に関して）
衛星の2001 QW 322
身体的特徴
126+3 −5 キロメートル[ 9 ]
平均密度
1 ± 0.2 g/cm 3（一次と同じと仮定）[ 1 ]
アルベド0.093 ± 0.008（一次と同じと仮定）[ 9 ]
スペクトル型
赤みが少ない（青みがかっている）[ 10 ]
~24.3 ( Vバンド) [ 1 ]
7.54 ± 0.05 [グラム]

命名法

2001 QW 322は、連星系全体の小惑星の暫定的な名称であり、小惑星センター（MPC）が発見日を簡略化して付けたものである。[ 4 ] [ 17 ] 2001 QW 322系の​​構成要素は、明るさや大きさでは確実に区別することができなかったため、天文学者たちは発見時の天空の相対的な位置に基づいて区別している。[ 1 ] [ 7 ] : 9 MPCとジャン＝マルク・プティ率いる2008年の研究では、南側の構成要素を「A」、北側の構成要素を「B」と名付けている。[ 4 ] [ 1 ]一方、アレックス・H・パーカー率いる2011年の研究では、北側の構成要素を「主」、南側の構成要素を「副」と恣意的に名付けている。[ 7 ] : 9

2001 QW 322の太陽中心軌道が十分な精度で決定されれば、 MPC はこれに恒久的な小惑星番号を付与する可能性がある。 [ 18 ] [ h ]番号が付与されると、発見者は2001 QW 322の正式名称を提案できる。[ 18 ]国際天文学連合の小天体命名作業部会の命名ガイドラインによれば、太陽系外縁天体には神話にちなんだ名前が付けられる必要があるが、 2001 QW 322のような古典的な小天体の場合は、創世神話に関連した名前が好まれる。[ 19 ] : 8 発見者の一人であるジョン・J・カヴェラーズは、カナダ・フランス黄道面調査のウェブサイトに掲載された2011年のニュース記事で、 2001 QW 322に「アンティフォラスとアンティフォラス」（ウィリアム・シェイクスピアの戯曲『間違いの喜劇』に登場する双子の兄弟にちなんで）という愛称を付けた。[ 2 ]

身体的特徴

2001 QW 322系の構成要素は、明るさが実質的に同じで、「主星」（B）は「副星」（A）よりも平均して0.03等級明るい。 [ i ]両方の構成要素が同じアルベドを共有している場合、それらの明るさが同じということは、大きさが同じであることを意味する。[ 1 ] : 4 2001 QW 322のアルベドは次のように推定される。0.093+0.010 −0.006、これは直径が128+2 −4 km (79.5+1.2 −2.514 ジョンストンのアーカイブによる計算で は、わ​​ずかに小さい直径が126+3 −5 km (78.3+1.9 −3.1 2番目の成分はわずかに暗い明るさに基づいて1マイル（約1.6キロメートル）と推定されるが、誤差範囲内で主成分の直径と同一である。[ 9 ]両方の成分は水氷と岩石でできており、質量と密度は0.8から1.6の範囲で同一であると仮定されている。1.2 g/cm 3。[ 1 ] 2001 QW 322系の​​総質量は、相互軌道から決定され、2.150+0.144 −0.223× 10 18  kg . [ 7 ] : 7

2001 QW 322を異なる可視光フィルターで観測したところ、両方の成分が同じ色を共有していることが示されており、同様の表面とアルベドを持っていることが示唆されている。[ 1 ] [ 2 ]成分のスペクトル勾配は（2001 QW 322の青色は、氷の表面が露出していることを示唆している。 [ 2 ] 2001 QW 322のような青色の冷たい古典的KBOは、単独の天体よりも連星系として出現する頻度が高く、天文学者はこれらの系を「青い連星」と呼んでいる。 [ 20 ] [ 10 ]

2001 QW 322システムの構成要素は、2002 年から 2007 年にかけての観測中に明るさが変化したことが報告されており、副構成要素 (A) は最大 0.45 等級、主構成要素 (B) は最大 0.35 等級変化した。[ 1 ]構成要素の明るさの変化は、位相角の影響と非球面形状の回転の両方によって引き起こされる可能性があるが、これらの観測の光度測定精度は、どちらの構成要素の回転周期も決定するには不十分であった。[ 1 ]

相互軌道

2001 QW 322連星系の構成要素間の平均距離はおよそ 101,500 km (63,100 mi) [ 7 ] : 7 であり、これは地球と月との距離の約 4 分の 1 に相当し[ j ]、連星系のヒル半径の 22% に相当します。[ 7 ] : 9 [ d ]この分離距離は、 2025 年現在、連星系小惑星の中で最大のものであり、 2001 QW 322 は「超広角」連星系 (ヒル半径の 7% 超の分離距離を持つ) となっています。[ 12 ] : 75 超広角連星は主に冷たい古典的カイパーベルトで発見されていますが、冷たい古典的連星 KBO のごく一部 (1～10 %) を占めるに過ぎません。[ 12 ] : 75 超広角連星系の構成要素は互いの重力によって弱く結びついているため、接近する KBO やKozai 効果による摂動を受けやすい。[ 7 ] [ 11 ]研究では、接近する KBO の衝突や摂動によって2001 QW 322のような超広角連星系が10 億年のタイムスケールで崩壊し、[ 1 ] [ 7 ] : 17 [ 12 ] : 76 構成要素がそれぞれの太陽中心軌道に永久に分離する可能性があることが示されている。[ 22 ]

2001 QW 322の各構成要素はおそらく同じ質量を持っているため、連星系の重心はそれらの間にあります。[ 1 ]構成要素は、そのシステムの重心の周りを非常に遅い楕円軌道を描き、相互軌道を 1 周するのに 17 年かかります。 [ 7 ] : 7 構成要素の平均軌道速度は約 3 km/h (0.83 m/s; 1.9 mph) で移動しており、これは人間の歩行速度に匹敵します。[ 16 ]それらの相互軌道の平均離心率は 0.41 ですが、コザイ効果により 0.342 から 0.477 の間で変化することがあります。[ 7 ] : 9 相互軌道の近点では、構成要素は54,700+4,100 −2,600 km (34,000+2,500 −1,600 互いに1 マイル) 離れているが、コザイ効果による軌道変化により、近点間隔は53,100+2,300 −1,900 km (3万3000+1,400 −1,200 mi）。[ k ] 2001 QW 322システムの相互軌道は、黄道と太陽中心軌道に対して逆行しており、これらの基準面に対する軌道傾斜角はそれぞれ150.7°と152.7°です。 [ 22 ] [ 7 ] : 7

  • 2001年8月24日に地球から見た2001 QW322の相互軌道
    2001年8月24日に地球から見た2001 QW 322の相互軌道
  • 上空から見た2001 QW322の相互軌道。各構成要素の位置は2001年8月24日時点のものです。
    上空から見た2001 QW 322の相互軌道。各構成要素の位置は2001年8月24日時点のものです。

起源

2001 QW 322の広い連星の性質と、力学的に冷たい太陽中心軌道は、太陽系の歴史を通じて大きな擾乱を受けなかったことを示唆しており、これは、それが現在公転している場所（原位置）で形成されたことを意味する。[ 7 ]：18 [ 22 ]天文学者は、太陽系の初期段階で、海王星が外向きの移動期間（ニースモデルで説明されているシナリオ）を経験し、その間に太陽の周りの微惑星の周回円盤を通過したと広く信じています。このシナリオでは 、海王星の近くを通過した微惑星は、重力によって非常に傾斜した偏心した太陽中心軌道（散乱円盤と熱い古典カイパーベルトの 一部になる）に散乱されたが、それより遠く（42 AU）は元の軌道から乱されずに冷たい古典カイパーベルトの一部となった。[ 10 ] : 1–2 冷たい古典カイパーベルト内の連星系は海王星の移動後もそのまま残る。[ 10 ]

2001 QW 322のような超広幅連星 KBOs の形成については、さまざまな研究で異なるメカニズムが提案されています。[ 11 ] : 1 一般的に、冷たい古典的カイパーベルト内の連星系はストリーミング不安定性の一般的な結果であると考えられています。ストリーミング不安定とは、乱流のある原始惑星系円盤内の固体粒子が十分に濃縮され、急速に重力崩壊して10～100 km (6.2～62.1 マイル) サイズの大きな微惑星になるプロセスです。[ 7 ] : 18 [ 10 ] : 1 2020 年代に Hunter M. Campbell が主導した研究では、最初は小さな間隔で存在していた連星 KBOs が、接近して通過する KBOs による摂動により、数十億年かけて超広幅になる可能性があることが示されています。[ 11 ] [ 12 [ 12 ] : 78 あるいは、2010年にデイヴィッド・ネスヴォルニーが率いた研究では、等質量成分を持つ超広帯域連星KBOが、過剰な角運動量を持つ粒子雲の重力崩壊から直接形成され、現在まで生き残っている可能性があると提案した。[ 23 ] [ 11 ] : 1 超広帯域連星KBOが原始的に形成され、現在まで生き残っていることは理論的には可能だが、[ 11 ] : 1 数十億年のタイムスケールで破壊される可能性が高いため、この可能性は低い。[ 23 ] : 788 [ 12 ] : 75 キャンベルらによる2025年の研究では、2001 QW 322のような分離を持つ原始的な連星KBOのうち、40億年後に生き残ることができるのはわずか1.7％であることが示され、 2001 QW 322のような超広角連星の初期の個体数は現在の約40～60倍になる必要があることが示唆されました。[ 12 ] : 77

2001 QW 322の赤みが薄い、つまり「青」の色は、過去にはより暖かい温度であったことを示唆している。[ 10 ]青いKBOは太陽に近い場所で形成されたと仮説されているが（下図）、2001 QW 322は太陽から約 30 AU離れているが、その遠方の位置と、その場所での履歴により、この仮説は疑問視されている。[ 10 ] : 4 2022 年に Nesvorný らが行った研究では、 2001 QW 322 は赤色 KBO よりも早い時期にその場で形成されたと提唱されており、当時は若い太陽からの放射照度が高く、太陽の原始惑星系円盤がより高温だったとされている。 [ 10 ] : 6この仮説では、円盤の温度が十分に低下するまで (20 K または -253.2 °C または -423.7 °F)、メタノールや炭化水素などの赤色化物質は KBO に集積し始めなかった。 [ 10 ] : 6 これらの赤色化物質から主に形成された KBO は赤く見えるが、 2001 QW 322のような既存の KBO はこれらの物質の薄い層を蓄積するだけであろう。[ 10 ] : 6 ネスヴォルニーらは、既存のKBOsの赤くなった表面が衝突などのプロセスによって後に発掘され、内部の物質が露出して、より青い色になる可能性があると示唆した。[ 10 ] : 6

参照

注記

  1. ^システム質量2.150+0.144 −0.223× 10 18  kgは、主成分と副成分の両方を含む2001 QW 322連星系の総質量です。 [ 7 ]
  2. ^ 「相互」は2001 QW 322の 2 つの構成要素を指し、「太陽中心」は太陽の周りを指します。
  3. ^これらの軌道要素は、太陽系重心（SSB）を基準フレームとして表されます。 [ 8 ]惑星摂動により、太陽はSSBの周りを無視できない距離で公転するため、太陽中心座標系の軌道要素と距離は、 JPL-Horizo​​nsに示されているように、短い時間スケールで変化する可能性があります。 [ 15 ]
  4. ^ a b c 2001 QW 322システムのヒル半径、またはその重力の影響範囲は約450,000 km（280,000マイル）です。[ 9 ]
  5. ^小惑星センターは、最小軌道交差距離を計算している。2001 QW 322と海王星の間の距離は12.67 AUです。[ 5 ]
  6. ^「冷たい」とは、物体の温度ではなく、その軌道の力学を指す。強い摂動や励起を受けた軌道は力学的に「熱い」のに対し、それほど摂動を受けていない軌道は力学的に「冷たい」。 [ 7 ] : 2–3
  7. ^パーカーら（2011）は、主成分の絶対等級（H）が7.51で、等級差が主星と伴星の絶対等級の差は0.03 ± 0.05（伴星の方が暗い）。[ 7 ] : 3 伴星の絶対等級は、主星の絶対等級に等級差を加えることで得られる。
  8. ^ 2026年現在、MPCとジェット推進研究所の小天体データベースは、 2001 QW 322の太陽中心軌道の不確実性を不確実性パラメータ4と推定している。 [ 6 ] [ 5 ]
  9. ^プティの2008年の研究では、平均振幅の差は（ m B - m A）＝北半球の「主」成分（B）と南半球の「副」成分（A）の間の差は-0.03 ± 0.02 （北半球の「主」成分Bの方が明るいことを示唆している。等級が低いほど明るいことを意味する） [ 1 ]一方、パーカーの2011年の研究では、平均等級差は（m A – m B）= +南側の「二次」（A）成分と北側の「一次」（B）成分の差は0.03 ± 0.05 （北側の「一次」B成分の方が明るいことを示唆している）。 [ 7 ] : 3
  10. ^地球と月の距離は384,400 km (238,900 mi)である。 [ 21 ]地球と月の距離の4分の1は96,000 km (60,000 mi)であり、これは2001 QW 322の平均距離101,500 km (63,100 mi)から5,500 km (3,400 mi)離れている。ジェミニ天文台とカナダ・フランス黄道面サーベイは、2008年と2011年に2001 QW 322の平均距離は地球と月の距離（128,333 kmまたは79,742 mi）の約3分の1に相当すると主張しましたが、この比較は2001 QW 322の平均距離（125,000 kmまたは78,000 mi）の以前の推定値を使用しているため古くなっています。 [ 14 ] [ 2 ]
  11. ^パーカー他 (2011) は、 2001 QW 322の近点分離距離を「主成分半径」、つまり主成分の半径の倍数で示している。2001 QW 322の「導出」近点分離距離は855+64 −40主半径は、コザイ効果による最小近点距離である。830+36 −29主銀河の半径。[ 7 ] : 7–8 パーカーら（2011）によると、2001年のQW 322主銀河の半径は64 km（40 mi）である。 [ 7 ] : 14

参考文献

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