活動する小惑星 -Asteroid in Active-

なぜ活動小惑星を探すのでしょうか？

活動小惑星（尾などの彗星のような構造を持つ小惑星）は発見数が少なく分かっていないことだらけです。本プロジェクト開始時点では、1949年以来発見数は30個に届いていませんでした。もっと多くの活動小惑星を見つけることで、科学者はこの謎多き天体についてまとめて（個々の天体の調査ではなく、統計的な）研究が可能となります。その結果は科学や工学の広い範囲で、次のような影響をもたらします。

• 地球誕生以来、どのくらいの量の水がどこから運ばれてきたかという重要な未解決問題に答えを出す鍵となります。
• 私たちの生命に必須な水が、太陽系やほかの恒星系のどの部分に見つかるかという知見が、地球外生命の捜索への助言となります。
• 宇宙航空の工学者にとって、より実用的で安価で環境に配慮された燃料・空気・水の供給源の情報となります。
• 将来のサンプルリターンミッションや小惑星の採掘開発の可用性について評価できます。

手順

まず、チリのセロ・トロロ汎米天文台のブランコ4m望遠鏡に取り付けられたダークエネルギーカメラ(DECam)による公開されたアーカイブ画像から個々の小惑星の画像を取り出します。この装置は平均的なスマートフォンのおよそ50倍ものピクセル数を持ち、現行の最も優れた小惑星サーベイより約10倍（2.5等級）暗い天体まで写せます。このDECamによる集光力により、かすかな尾も検出できます。DECamは2012年に運用を開始し、活動の断続的変化を捉える上で必要な長い観測期間と、個々の小惑星を取り出せるだけの十分膨大な画像数を満たしています。
私たちは、小惑星が暗すぎたり画像に何も写っていないような使えない画像を大きく減らすために設計された一連の手順を慎重に運用しています。

課題

活動小惑星は非常に珍しく、活動の発生率は小惑星だいたい10000個当たり1個だと見積もられます。したがって、活動の兆候を見つけるにはそれだけ多くの小惑星を長年観測する必要があります。活動は、たとえばある小惑星が太陽に近づき、ドライアイスのような氷が昇華が始まるほどまでに温まった時にだけのように、断続的に起こることもあります。天体衝突を起こした小惑星などは一度きりの活動を起こします。さらに活動小惑星の尾は非常に暗く、それを画像に写すには大望遠鏡と十分な露光時間を要します。

さらに識別を困難にしているのが、画像のアーティファクトや自然に起こる現象が、上の画像に示すように尾と紛らわしくなる場合です。Aは対象天体の小惑星ですが、露光時間が長いので光跡が伸びています。Bの散乱光は尾のように見え、Cの銀河やDの宇宙線も同じく尾と紛らわしいです。Eは背景の天体、おそらく銀河のぼやけた集団で、コマのように見えます。このようになかなか難しいです！

市民科学

南半球の5000平方度以上にわたり、長期にわたり膨大な数を撮影してきたということは、分類すべき小惑星が大量に（1000万以上！）あることを意味します！市民科学者の皆さんの協力を得て、知られている活動小惑星の数をプロジェクト開始前の少なくとも4倍に増やし、今はまだサンプル数が少なすぎて十分な知識が得られていないこの曖昧な天体について研究を促進することを目指しています。

実現可能性とコンセプトの検証

このプロジェクトはアメリカ国立科学財団の大学院研究フェローシッププログラム(GRFP)に選ばれました。私たちのチームはDECam装置を使った活動小惑星の観測について豊富な経験を持っています。市民科学プロジェクトの準備段階で、すでに私たちは3つの論文成果を出しています（結果のセクションも参照）。そのタイトルとリンクを以下に示します。

• SAFARI: 小惑星の活動の兆候の探索
• (6478) Gaultにおける6年間の継続的な活動
• 遠方のケンタウルス族での彗星活動の発見と非水物質の昇華のメカニズム