宇宙航空研究開発機構(JAXA)は、赤外線天文衛星「あかり」全天サーベイ観測のデータから、小惑星のわずかな形跡を1つ1つ探し出し、小惑星5120個を掲載した小惑星の大きさを収録したものとしては世界最大級の小惑星カタログを作成したことを発表した。JAXA宇宙科学研究所の臼井文彦氏を中心に、国立天文台、ドイツ・マックス・プランク地球外物理学研究所、韓国・ソウル大学、東北大学、名古屋大学、東京大学に所属する研究者の協力で行われた。

小惑星は現在、50万個以上が存在することが知られているが、かなり小さな天体であるため、大型望遠鏡を用いてもその大きさを実測することができないため、その性質は良く分かっていないものが多い。小惑星探査機「はやぶさ」が地球にその岩石試料を持ち帰った「イトカワ」も、地上からの観測ではわからなかった細かな部分が、実際のはやぶさが間近で撮影することでようやく判明したほどである。

「あかり」の全天サーベイ観測データを用いて、星や星雲、銀河などの情報を集めた赤外線天体カタログはすでに2010年3月に公開されていたが、太陽系の天体は星空の中を時々刻々と移動しているため、天球上の同じ位置にあるという条件で検出確認を行っていた同カタログでは、こうした移動天体はデータ処理の過程で取り除かれていた。今回、研究チームでは、特別な解析手法を開発し、取り除かれていたデータと既知の小惑星の位置情報を照らし合わせることで、小惑星からの赤外線放射を検出することに成功したという。

太陽光を反射して輝く小惑星の明るさは、大きさだけではなく表面の反射率が関係しているため、明るさだけから大きさを推定するとかなりの誤差を含んでしまう。一方、小惑星が太陽から受けた光の大部分は表面で吸収され小惑星を暖め赤外線として放射されるため、赤外線の強度をもとにすることで小惑星の大きさを精度よく決めることができることから、研究チームは、「あかり」の全天サーベイ観測データから、わずかに光輝く小惑星のシグナルを拾い集めるという、非常に地道な作業を積み重ねることで、小惑星5120個を検出、それぞれについて観測された赤外線の強度から大きさを求めて、小惑星の大きさに関するカタログを作った。

「あかり」が検出した5120個の小惑星の2007年8月26日時点における太陽系内の分布。小惑星の分布は一様ではなく、主に木星の運動に大きく影響されている。小惑星が多く集中しているのは火星と木星の軌道の間で、これらはメインベルト小惑星と呼ばれている。この他に、木星軌道の周辺の木星トロヤ群小惑星、地球軌道に接近する可能性のある近地球型小惑星などがある。それぞれのグループで小惑星の性質が異なることが知られており、その起源の違いを反映していると考えられている。「あかり」は地球から見た太陽と天体のなす角が90度の方向を観測していたため、近地球型小惑星は、地球に近づいたタイミングで検出しやすい傾向がある(出所:JAXA Webサイト)

同小惑星カタログは、直径が10kmを越える小惑星をほぼ網羅しており、これらの小惑星の大きさと、小惑星の軌道などの情報を組み合わせて詳しく調べることで、小惑星そのものの起源や太陽系の質量分布、さらには太陽系がどのようにして生まれたかについて重要な手がかりを得ることができるものと研究チームでは期待を示している。

動画
「あかり」が検出した5120個の小惑星の軌道運動を、全天サーベイの観測データが取得されていた2006年4月24日から2007年8月26日まで動画にしたもの。太陽、地球、火星、木星の位置と公転軌道も描かれている。それぞれの位置は天体の軌道情報をもとに計算されているほか、「あかり」で求められた小惑星の大きさと表面の反射率に対応して点の大きさと色を区別して描かれている(wmv形式 8.98MB 15秒)

なお、同小惑星カタログは、「あかり」を使った小惑星カタログを意味する英語(the Asteroid catalog using AKARI)の頭文字を取って「AcuA」という名称で、JAXA宇宙科学研究所から全世界に公開され、誰でも自由に使うことが可能だ。また、同小惑星カタログを用いた最初の研究成果は日本天文学会欧文研究報告2011年10月25日号に掲載される予定となっている。