10月初旬には１等星並みに明るくなると期待されているツチンシャン・アトラス彗星（C/2023 A3）。この論文では近日点160日前の太陽から2AU付近で明るくならず塵の生成量が急激に減少しているので彗星核が分裂を始めていると見ています。ツチンシャン・アトラス彗星は近日点通過を生き残れるのか？以下、機械翻訳。
ツチンシャン・アトラス彗星（C/2023 A3）の避けられない終末
要約
C/2023A3 が 2024 年後半の近日点通過の頃に肉眼で見える天体になるかもしれないという期待が広く表明されている。しかし、過去と現在の動向に基づくと、この彗星は近日点に到達する前に崩壊すると予想される。独立した一連の証拠は、この彗星が崩壊するのは避けられないことを示している。最近 I. Ferrin によって注目された最初の問題は、このオールトの雲彗星が太陽中心から 2AU を超える距離、つまり近日点通過の約 160 日前で明るくならず、それに伴い塵の生成が急激に減少していることである ( Af𝜌) 長期間にわたって明らかであったが、ほとんど無視されてきたのは、重心の元の半径が負の数に近づいていることと、光度曲線異常後に平均残差が増加していることである。これは、運動が非重力加速の影響を受け、断片化した核があることを示唆している。また、異常に狭く、涙滴型のダストの尾が独特の方向を向いていることは、太陽から遠く離れたところで大量の大きな粒子が放出されているが、最近は微細なダストがないことを示唆している。この証拠は、彗星が断片化の高度な段階に入ったことを示唆しており、乾燥した破砕された耐火性固体の数がますます増え、異様な形状の暗い多孔質の塊に集まり、宇宙空間に徐々に分散して検出できなくなる。
件名:個々の彗星: C/2023 A3; 方法: データ分析
1.導入
2023年1月9日に中国の紫金山天文台の徐邑観測所で最初に発見され、その後行方不明となり、 44日後に南アフリカのサザーランドにある小惑星地球衝突最終警報システム（ATLAS）探索プロジェクトの観測所で再発見された（グリーン2023）。C/2023 A3彗星は、本稿執筆時点で17か月近く監視されており、近日点に到達するまでまだ2か月以上ある。太陽からの最短距離がわずか0.39AUであるため、近日点付近、特に10月初旬には、位相角が180°付近の微細な塵による太陽光の前方散乱の影響もあり、非常に明るく、肉眼で見える可能性がある天体になると広く予測されている。
過去には、同様のパラメータを持つ他の彗星（近日点よりかなり前に、太陽と地球の距離のほんの一部まで太陽に近づく、かなり明るい物体として発見された）に対するそのような予測は、何度も惨めに外れたが、いくつかのケースでは正しかったことが証明された。個々の物体の行動予測は、彗星科学のハイリスクな分野であり、彗星の気まぐれを徐々に理解する過程で非常にゆっくりと習得されつつある。しかし、少なくともいくつかの彗星は、その後の行動と相関する初期のメッセージを送っていることは明らかである。これらのメッセージをタイムリーに認識し、適切に解釈することで、この珍しい科学的取り組みの分野でより成功した未来への道が開かれるはずだ。
C/2023 A3 彗星は、近日点距離が短い軌道にある小型オールトの雲天体の一種であると思われます。これらの天体の多くは、太陽系内部で受けた物理的条件に耐えられず、断片化が進んだ結果、崩壊したことが判明しました。以下では、同じまたは類似の性質を持つと思われる C/2023 A3 彗星の特徴について説明します。
2.光曲線、塵埃含有量、 水の生成
発見前の画像をすべて合わせると、彗星の光度曲線データベースは約27か月分をカバーします。単位地心距離に正規化された総輝度の依存性は、
ℑΔ、太陽中心からの距離、𝑟は、しばしばべき乗法則によって表現される。
ℑΔ=ℑ0 𝑟^−n、そのパラメータは絶対的な大きさ𝐻0=−2.5logℑ0指数とn、傾斜を決定する
𝑑logℑΔ / 𝑑log𝑟
例えば、吉田は𝐻0=4.5そしてn=4
2023年3月2日から2024年1月24日までの間に行われたすべてのマグニチュード観測に適合する。同様に、A. Kammerer は
𝐻0=4.7そしてn=3.96
2024年4月末までに64人の観測者から報告された384のデータに基づく。
時間的制約のため、私は彗星の光度曲線全体を調査していません。近い将来の彗星の進化を予測する観点から、最も重要なのは最近の活動です。それを評価するには、汚染を可能な限り軽減するために、可能な限り均一であるという条件で、1人の観測者によって報告されたデータに基づく代表的な光度曲線を検査するだけで十分だと考えました。
彗星観測データベース4 (COBS) のウェブサイトから、私は最終的に、2024年 1月21日から 6月13日までの間に A. Pearce が 35 cm f/5 シュミット カセグレンで行ったフィルターなしの CCD 全光度観測48 枚を選択しました。外側のコマの影響は考慮されていないかもしれませんが、核凝縮から始まるかなり急激な明るさの変化に重点が置かれているため、これは大きな問題ではありません。5
図1。-ツチンシャン・アトラス彗星の光度曲線は、近日点通過の250日から106日前（2024年1月21日から6月13日）まで、A.ピアースが35cm f/5シュミットカセグレンで行った48枚のCCD全光度観測によって描かれている。縦軸は、彗星の観測された全CCD光度を単位地心距離に正規化したものである。
𝐻Δ
驚くべきことに、彗星は近日点通過の165日前（2024年4月15日）までに加速的に明るくなっていたが、その後は暗くなり始めた。
ピアースの観測でカバーされた過去5か月間の彗星の活動変動についての洞察を得るために、私は地球から1AUに正規化された等級をプロットした。
𝐻Δ、時間の関数として。図 1 に示されているこのプロットは、近日点通過の 165日前、2024年 4月15日に固有の明るさがピークに達したときに劇的な変化を示しているため、すぐに警告を発しました。この日付以前は、彗星は時間の経過とともに増加しているように見える速度で明るくなっていましたが、その後は暗くなり始めました。この発見は、I. Ferrin 6が最近表明した懸念(たとえば、彼のメッセージ #32307) を裏付けています。
彗星の活動をさらに調査するために、私は同じデータセットを正規化された明るさのグラフで調べた。
𝐻Δ
太陽中心からの距離の関数として
𝑟（対数目盛り）図2に示されているこのプロットは、明るさがピークに達する前の光度曲線の初期部分が2つの部分で構成されていた可能性があることを示唆している。近日点（2024年3月21日）の190日前まで、彗星が太陽から3.3AUのところにあったとき、その光度曲線は絶対等級で表されていた。
𝐻0=5.6±0.4
傾斜パラメータn=3.5±0.3
したがって、絶対的な明るさは、上で述べたように、吉田とカンマーラーの両者が示した結果よりも約 1 等級暗いだけであり、傾きは 2人の著者が示した結果よりもわずかに低い。これは、近日点通過の 190日前まで、彗星は以前と比較して緩やかな減光率しか示していなかったことを示唆している。
図2.—ツチンシャン・アトラス彗星の固有輝度は太陽中心からの距離の関数として表されます。図1の明るさデータ セットは、彗星の太陽中心からの距離が 4AU から 2AU に減少するにつれて、進化の 3 つの段階を示しています。
>3.3 AU では、光度曲線は太陽から遠く離れた場所で適用される法則とあまり変わらない法則に従っていた。3.3AU から 3AU の間では、彗星は活動の急増を経験し、これは明らかに核の多発的な断片化によって引き起こされ、その結果、傾斜パラメータの値が 2 倍になった。
n
絶対輝度は5等級上昇しました。彗星が3AUに到達した時点で、核の制御不能な分裂は地球規模で停止し、局所的にさらなる分裂が進行しました。この傾向は2か月以上続いたと見られており、近日点に到達する前に彗星が最終的に崩壊するまで続くと予想されています。
図1と図2の増光期の後半は、近日点の約190日前、太陽から3.3AUの地点から始まり、彗星の急速な再活性化を示しています。再活性化の速度が急激ではなかったため、これを爆発と呼ぶことはできません。しかし、光度曲線の前半部分と比較すると、
n 倍増した
n=7.2±0.3そして𝐻0約5等級上昇し、𝐻0=0.8±0.4
このエピソードは、活動の急増と表現できるかもしれない。核が激しく分裂し始めたのは、それ以前でなければ、3月21日頃だったと提案されている。急速に拡大する短命活動の表面積からの放射は、25日間 (3月21日から 2024年 4月15日まで) にわたって太陽中心から 3.3から 3.0AU の距離で続き、近日点の 165日前にピークに達した増光を説明する可能性がある。余分な放射源が枯渇すると、残りの質量のパフォーマンスが低下し始め、光度曲線が下降した。局所的な分裂のさらなるエピソードによって引き起こされる時折のフレアアップが、4月15日以降のデータ間の大きなばらつきの原因である可能性が高い。このシナリオは現在 2か月以上続いており、核の最終的な崩壊まで続くと予想されている。下降傾向は、やや不確実なパラメータによって説明される。
𝐻0=11.8±0.4 そしてn=−1.8±0.4。
光度曲線からの証拠は、塵埃含有量パラメータAf𝜌のデータによって強く裏付けられている。
は、A'Hearnら（1984）がダスト生成率を推定するための代理指標として導入した。Cazadores de Cometas 7（彗星ハンター）のウェブサイトには、他の情報とともに、Af𝜌
主にスペインの観測者（カナリア諸島を含む）によるデータベースは、2023年2月下旬から始まるツチンシャン・アトラス彗星の150以上のデータポイントを提供している。プロットの1つは、半径10,000 kmのコマに縮小されたAf𝜌徐々に増加し、
〜
3月上旬に～500 cm
2023年8月中旬に～1800cm。2023年12月から2024年2月まで
af𝜌
4000 cmでほぼ一定であったが、3月には急激に増加し始め、
〜
4月中旬までに9000cmに達し、その後急激に減少します。
図3.—ダスト生成パラメータAf𝜌の変動
2024年5月15日から6月17日（近日点通過の135日から102日前）にかけてのツチンシャン・アトラス彗星の観測データ。この大きな散乱は必ずしも観測誤差だけが原因ではなく、近日点通過の120日から112日前の間に観測された2つの大きな特徴に見られるように、断片化の際の突然の塵の放出が原因の一部である可能性がある。
𝜌
底辺付近のデータポイントは、時間の経過とともに、粗平均率で系統的に減少しているように見える。
〜
1日あたり14cm。
Af𝜌の曲線
光度曲線とかなりよく一致しています。特に興味深いのは、5月中旬から 6月中旬 (近日点の 135日から 102日前) の間の変動で、図 3 に再現されています。光度曲線のばらつきに似たかなりのばらつきは、核分裂の小規模なエピソード中に塵が短期間放出されたことが部分的に原因であると考えられています。残りのばらつきは観測誤差である可能性があります。図 3 のベースライン データは、約 14 cm day -1の割合で時間の経過とともにほぼ線形に系統的に減少し、近日点では 800 cm を超える外挿値を示しています。
近日点距離が短い軌道を回る暗い彗星の中には、近日点の直前に消滅するものがあることは、かなり以前から知られていました (Bortle 1991)。ただし、Jewitt & Luu (2019) は最近、太陽から 1.9 AU で崩壊した彗星を報告しました。この問題の調査により、消滅する天体は常に、塵が枯渇した本質的に暗いオールトの雲の彗星であるという結論に至りました (Sekanina 2019)。早期の観測から生存の可能性を予測できるように、近日点生存の総観指数を導入しました。
ℑsurv、式で与えられる
ℑsurv= 𝐻0−5.7−35/6log𝑞 −5/3log（Af𝜌）0、 （１）
どこ𝐻0絶対的な大きさです。𝑞はAUでの近日点距離、（Af𝜌）0
（cm）は太陽から1AU、位相角ゼロのときに厳密に測定されます。彗星が近日点を通過すると予測されるのは、
ℑsurv < 0 およびその逆。
次のセクションでは、ツチンシャン・アトラス彗星が間違いなくオールトの雲から来たことを示し、総観指数の適用が重要であることを実証する。指数を決定する量は現時点ではかなり不確実であるが、それでも予備的な値を計算することは興味深い。
ℑsurvそのために、私はまず 𝐻0=11.8 図2の光度曲線から、次に図3で提案された時間依存性からAf𝜌を計算する。
当時の 𝑡0彗星が太陽の近日点から1AUに到達すると、
𝑡0−𝑡𝜋=−38日。結果は（Af𝜌）0=1360cm近日点距離が0.391AUなので、総観指数は
ℑsurv=+3.3 （２）
そして、この彗星は近日点を通過しても生き残る見込みはないだろうと予測されている。
もちろん、 Af𝜌の線形外挿が適切であり、採用されている値は𝐻0および（Af𝜌）0
互換性がある。確認のため、図3の関連データを太陽中心からの距離𝑟のべき乗法則に当てはめた。
光度曲線に似ています:
Af𝜌（𝑟）=（Af𝜌）0𝑟^−z （３）
最小二乗法（Af𝜌）0 = 1170±40cmとz =−0.90±0.15総観指数は、
ℑsurv = +3.4、 （4）
結果（2）に非常に近い。
要約すると、ツチンシャン・アトラス彗星の近日点通過の観点では、2024年4月中旬から6月中旬にかけての光度曲線で記録された系統的な減光と、 Af𝜌の継続的な低下の両方が、
非常に心配なことだ。総観指数は、機器補正により、彗星が近日点前に消滅すると予測している。
𝐻0 1～2 等級を超えることはあり得ません。
この結論とは別に、2024年5月31日に彗星が太陽から2.33AUのところにあったときに撮影されたスペクトルから、Ahuja et al. (2024)は2つの大きな結果を得たことを指摘しておくべきである。1つは、生成率比である。
Q（C2）/Q（CN）< 0.32は炭素の枯渇した彗星であることを示唆している。
Q（H2O） = （1.50±0.37）×10^28 s^-1、予想外に高い水生成率です。太陽から2.33AUの距離では、空間的に平均した水氷の昇華率は
1×10^17 cm^-2 s^-1で、これは昇華している全表面が 15 km^2であったことを示唆しています。彗星の表面のごく一部だけが活動していることがわかっているため、モノリス核の直径は 10 km 近くになるはずですが、これは不合理な結果です。昇華している岩石サイズの破片の未分解の雲の方が、より妥当な解決策となります。
図 4.—ツチンシャン-アトラス彗星のダストテール。上段: 2024 年 6 月 4.91744 UT、スペインのモンカブレ天文台の 30 cm f/9 反射望遠鏡で R. ネイブスが撮影した、コンピュータ処理された彗星の画像のトリミング版。露出時間は 103 分。北が上、東が左。画像は対角線で 12′.6 です。尾は 98∘ の位置角で 8′ 以上伸びています。尾は頭部からの距離が増すにつれて細くなり、涙滴のように見えることに注意してください。下段: 異なる時間に核 (大きな開いた円) から放出されたダスト粒子の軸方向を模倣した 4 つの同期。観測された尾の方向と一致する太線は、観測時点で約 400 日経過した放出物を示しており、これは約 6.6 AU (近日点の約 500 日前) で核から放出されたものです。他の 3 つの同期 (細い線) は、それぞれ 10.6 AU (近日点の約 1000 日前)、2.8 AU (近日点の 155 日前)、および 2.6 AU (近日点の 135 日前) で放出された塵によって占められると予測される尾の位置を示しています。各同期には異なるサイズの粒子が含まれており、大きい粒子は核に近く、小さい粒子は核から遠く離れています。特定のサイズの粒子の位置は点でマークされ、放射圧加速度 𝛽 の大きさ (太陽の重力加速度の単位) が示されています。
𝛽は基本的に粒子の有効直径の逆数として変化するため、この図は、観測された尾がサブミリメートルサイズ以上の粒子で構成され、太陽中心から 6 AU を超える距離で水氷を昇華させることによって核から持ち上げることができなかったことを示しています。一方、通常の尾が完全に失われているため、この画像は、観測前の数週間から数か月間に彗星が微小な塵 (サブミクロンおよびミクロンサイズの粒子) をかなりの量放出しなかったことを非常に明確に示しています。この異常は、この彗星が受けてきた断片化のプロセスに重要な意味を持っています。(画像提供: R. Naves、Observatorio Montcabre、スペイン)
図 5.—A. ピアースが 35 cm f/5 シュミットカセグレンを使用して CCD 観測したツチンシャン-アトラス彗星の尾の向き。観測された位置角 (実線の円、春分点 J2000) は、近日点の 500 日前に放出された塵の理論的な同期 (太い曲線) と、その 100 日前と 100 日後に放出された塵の理論的な同期 (ほぼ平行な細い線) と比較されています。動径ベクトルの位置角は点線でプロットされています。ひし形でマークされているのは、地球が彗星の軌道面を通過した時間、つまり 2024 年 4 月 11.3 UT、つまり近日点の 169.44 日前で、このとき尾は太陽を向いて位置角 69∘.7 となり、技術的には反尾になりました。期間は、近日点の2月4日 UT = 236.7日前から、近日点の6月22日 UT = 97.7日前までで、合計139日間です。
図 6.—A. ピアースが 35 cm f/5 シュミットカセグレンを使用して CCD 観測したツチンシャン-アトラス彗星の尾の角度の長さ。尾の方向とは異なり、尾の長さの観測は観測条件の影響を受けるため、信頼性は低くなります。しかし、近日点の 500 日前に核から放出され、最大で太陽の重力加速度の 0.01 の放射圧加速度を受けた塵粒子で構成される尾の予測長さと観測値の間には、かなりの程度の一致が見られます。このような粒子は、直径が 1 mm の数分の 1 かそれ以上です。
5. 分裂
前のセクションでは、彗星の核が現在進行形の分裂過程にあり、すでにしばらく続いており、完全な不活性化と崩壊の時点まで続くという考えを裏付ける広範な状況証拠を集めました。近日点距離が 0.39 AU であることを考えると、この天体は近日点前に消滅し、活動彗星としての存在を終えると予想されます。
ツチンシャン-アトラス彗星はオールトの雲から到着したため、近日点前に消滅する危険にさらされています。このクラスの彗星は、太陽から 1 AU に近づくまでに本質的に暗く、塵が枯渇すると、崩壊する傾向があります。最初の条件は、小さな 1 キロメートル未満の核の診断となる可能性があります。ツチンシャン・アトラス彗星の核の大きさは不明ですが、4 月中旬までは、この天体は本質的に暗くも塵も少なかったわけではありませんでした。しかし、観測された光度曲線と最近得られた Af𝜌
の測定値は、4 月中旬以降、彗星が暗くなり、塵の生成率が低下していることを示唆しています。
以下では、まず、提案された漸進的断片化シナリオの文脈で、前のセクションで示した証拠を要約します。その後、彗星が太陽の光の中に消える前の近い将来に予想される展開について簡単に説明します。明らかに、近日点通過後の彗星の探索の結果によって、その所在の問題が最終的に解決されるでしょう。
断片化のプロセスは、遅くとも2024年3月21日頃、近日点の190日前、太陽から3.3 AUの地点で始まったと提案されています。このとき、増光率は
𝑟^−3.5から𝑟^−7.2に急激に増加しました。オールトの雲の彗星の場合、このような変化は珍しいものです。なぜなら、増光率は太陽からの距離が短くなるにつれて低下するのが通例だからです。
急増または急激な増光（爆発ではありません！）の原因は、おそらく核の昇華表面の断面積が急速に増加し、多数のかなり大きな活性破片に次々と分裂したことです。数時間または数日という短い時間スケールで、ガスを放出する破片は、昇華領域が拡大し続けるにつれて、何度も小さな破片に分裂しました。これらの天体の雲はゆっくりと拡大し始め、同時に氷が抜けていきました。その不足は最終的に一種の防火壁となり、暴走活動は開始からわずか25日後（2024年4月15日、近日点の165日前、太陽から3AU）に停止した。その結果、核の周りの破片の断面積がそれ以上成長せず、ガス放出が停止したため、光度曲線はピークに達した。Af𝜌
の値は、このパラメータが測定される半径10,000 kmの領域の境界を通過する破片の数が増えるにつれて、明るさよりも急速に低下し始めた。核のサイズが縮小し、氷に富んだ表面の多くが失われた彗星の活動は衰え始め、枯渇した氷は内部からの新鮮な供給物で置き換えられた。4月下旬、5月、6月には、このプロセスは局所的に無計画に機能したと思われる。その結果、彗星の明るさは短期的に変動し、活動が停滞したように見えました。光度曲線は、彗星が「勢いを増す」ことができず苦戦していることを示していました。
彗星全体の観測された外観は、6 月下旬からコンピューター処理された擬似カラー画像でコマが尾に向かって著しく長くなっていることが示されており、断片化のシナリオを裏付けています。長さは日ごとに大きく変化せず、物質の流れが安定していたか、物質が非常にゆっくりと動いていたことを示しています。これは、すべての氷が昇華した後に元の破片から残ったかなり大きな遺物に予想されることです。破片が大規模に微細な塵に崩壊しなかったことを示す驚くべき証拠は、半径ベクトルに隣接する通常の塵の尾がないことです。重要なことに、7 月初旬の時点では、伴核は検出されていませんでした。
図 7.—2024 年 5 月 1 日から 6 月 7 日の間に行われた 860 回の天文観測から、中野が最近行ったツチンシャン アトラス彗星 (NK 5247) の軌道要素セットによって残された赤経と赤緯の残差の分布。赤経と赤緯の両方で、1 秒未満の系統的傾向が見られることに注目してください。中野は、残差が
±2′
以上である観測をすべて拒否しました。
中野の軌道要素セットの順序は、断片化シナリオを支持する証拠を提供します。光度曲線異常後に行われた天文観測を組み込んだ軌道実行からの逆元の半長軸は、それらの観測を含まない実行からよりも
∼30 単位 10^-6 AU^-1 負です。この差は少なくとも
おそらく、分裂によって小さくなった核に対する昇華による非重力加速度の増加が一因であると考えられる。マースデンら (1978) は、近日点距離の小さい軌道を移動するオールト雲の彗星は、近日点距離の大きい軌道を移動する彗星よりも双曲的超過が大きいことを示した。これらの著者は、近日点距離に対する (1/𝑎b) orig の依存性の式を提示し、ツチンシャン-アトラス彗星の場合、現在の値に近い
-0.000 014 AU^-1 を予測している。
もう 1 つの関連する問題は平均残差の問題であり、異常後のデータを含めると、
±0''.32–0''.33 から±0''.42 に上昇した。この誤差の約 30 パーセントの増加は、核凝縮を正確に測定することがより困難になった (たとえば、その寸法が大幅に大きくなったため) か、純粋な重力軌道によって提供される適合が完全に満足できるものではなかったことを意味します。どちらの理由が正しいかは、残差の分布を注意深く調べることで判断できます。前者の場合、分布は以前よりも広くなりますが、本質的には依然としてランダムであるはずです。一方、後者の場合、体系的な傾向が見られるはずです。
時間的制約のため、私はこの問題を表面的にしか調査していません。私は、2024 年 5月 1日から 6月 7日の間に行われた 860 回の天文観測 (使用された 4000 を超えるデータ ポイントのごく一部) によって残された、中野の最近の軌道要素セット (NK 5247) の残差に焦点を当てました。私の調査の結果は、図 7 と表 3 から明らかです。これらは、ランダムな分布からの 1 秒未満の偏差を一貫して示しています。
図の上半分の赤経の残差の分布は、幅の広い V 字を示しています。5 月初旬の残差のほとんどは正で、負の数に向かって下降傾向にあり、5 月下旬と 6 月は再び正の数に向かって上昇しています。表の最初の 6 つの日平均のうち 4 つは正で、負は 1 つだけです。5 月 15 日から 20 日までの期間の平均はすべて負ですが、最後の 6 つの平均のうち 5 つは正です。赤緯では、残差の大部分が正であるため、図の体系的な傾向はすぐに明らかです。表を見ると、38 日間の平均のうち 6 日だけがマイナスであることが分かります。これらの影響が非重力加速によるものかどうかは、まだ分かりません。
現時点で私が知っている水生成率の唯一の測定値は、昇華面積が 15 km^2 であることを示唆していますが、これはかなり当惑させる情報です。これだけでは、巨大な核か、核が高度に分裂している段階かという 2 つの非常に異なる解釈が可能ですが、どちらも私には妥当とは思えません。
この彗星は、一部の場所からまだ観測できる短期間で、現在わかっていること以上の追加情報は収集できません。既存のデータベースがさらに拡張され、光度曲線、Af𝜌の曲線、軌道弧、水生成率に関するより多くのデータが提供されることを期待しています。特に興味深いのは、可能な限り長時間の露出で撮影した画像に、最近のマイクロおよびサブマイクロサイズの噴出物でできた尾が引き続き存在しないという証拠です。
図 2 のデータから絶対等級が 11.8 というのは悲観的すぎるかもしれませんが、明るさと Af𝜌の曲線は不均一に低下し続けると予想しています。彗星が 3 月下旬から 4 月上旬に経験したような明るさの急上昇をもう一度経験するかどうかは、核の大きさに依存します。おそらく、まったく経験しないでしょう。基本的に同じ不確実性が Af𝜌にも当てはまり、その時間による変化は同じプロセスによって左右されるようです。
軌道決定の分野では、重力軌道解の平均残差は増加し続け、元の長半径の逆数はより双曲的になると予測しています。遅かれ早かれ、非重力項を導入する必要があります。そのような軌道解は、遅かれ早かれ試み、平均残差がどれだけ改善されたかでテストする必要があります。
水生成率に関する新しいデータは、彗星の物理的進化のより総合的な画像を得るだけでなく、5月末からの速度を検証するのにも非常に役立ちます。
残念ながら利用できないデータセットの1つは、彗星の核領域のクローズアップ画像です。ハッブル宇宙望遠鏡のカメラで撮影された彗星C/2019 Y4の核領域の多重露光を重ね合わせたような画像（Ye et al. 2021）を想像することしかできません。かすかに光る破片の巨大な雲が広がるフィールドで、明るいものもあれば暗いものもあります。破砕の最終段階では、揮発分がなくなり、破砕された耐火性固体がますます多くなり、暗く、多孔質で、奇妙な形の塊に集まり、宇宙に徐々に分散して最終的に検出できなくなります。これらの塊のいくつか（最大のもの？）は、1I/‘Oumuamuaのように見える可能性があると推測することしかできません。
6. 結論
この論文の目的は、今年 10 月に肉眼で見える新しい天体を楽しみにしている彗星観測者を失望させることではなく、そのような期待を裏付けるようには見えない科学的議論を提示することです。彗星の近日点前崩壊の予測は確かに非常にリスクの高い取り組みですが、私は今こそそれを実行する時だと考えています。
ツチンシャン-アトラス彗星は、7 月初旬の時点で明確な伴星が観測されていないにもかかわらず、核の大規模な断片化を診断する特徴を示しています。いくつかの特徴は、太陽中心から 1 AU より大幅に小さい近日点に到達する前に崩壊したオールトの雲の過去のメンバーの行動に似ています。フェリンが指摘したように、それは主に特異な光度曲線と、Af𝜌
の平行した変化、特に3月下旬から4月上旬にかけての急上昇、彗星が太陽から3AUにあった4月中旬の急激なピーク、そしてその後の変動が重なり合った減光であり、これらはおそらく局所的な断片化のさらなるイベントを証明している。また、心配なのは、アプリ
6 月に観測されたコマの尾部への伸長は確認されていない。極めて高い水生成率を確認する必要がある。
彗星の軌道運動における 2 つの効果によって独立した裏付けが提供される: (i) 光度曲線異常後に行われた天文観測を組み込んだ後の元の半長軸の逆数における 10^-6 AU^-1 の 30 単位の双曲線シフト、および (ii) 平均残差が±0`'.32–0′′.33 から±0′′.42 に平行して増加。犯人は、核の継続的な断片化によりその大きさが急速に減少している、昇華による非重力加速であると思われる。検出された体系的な傾向はまだ 1 秒角未満の範囲であるが、すぐに大きくなり、軌道決定の取り組みに非重力項を組み込む必要がある可能性がある。
最も珍しいのは、通常のダストテールが継続的に存在しないことです。これは、大量の乾燥した破砕された固体物質が微細なダストに分解されず、私が上でブロブと呼んでいる暗くて非常に多孔質の奇妙な物体に集まったままであることを意味します。それらが宇宙に分散すると、検出することはほぼ不可能ですが、短命かもしれませんが、遍在している可能性があります。
最終編集後に追加：観測が継続し、論文のデータがますます不完全になるにつれて、数値結果の一部が影響を受ける可能性があります。申し訳ありません。
ツチンシャン・アトラス彗星（C/2023 A3）の避けられない終末
要約
C/2023A3 が 2024 年後半の近日点通過の頃に肉眼で見える天体になるかもしれないという期待が広く表明されている。しかし、過去と現在の動向に基づくと、この彗星は近日点に到達する前に崩壊すると予想される。独立した一連の証拠は、この彗星が崩壊するのは避けられないことを示している。最近 I. Ferrin によって注目された最初の問題は、このオールトの雲彗星が太陽中心から 2AU を超える距離、つまり近日点通過の約 160 日前で明るくならず、それに伴い塵の生成が急激に減少していることである ( Af𝜌) 長期間にわたって明らかであったが、ほとんど無視されてきたのは、重心の元の半径が負の数に近づいていることと、光度曲線異常後に平均残差が増加していることである。これは、運動が非重力加速の影響を受け、断片化した核があることを示唆している。また、異常に狭く、涙滴型のダストの尾が独特の方向を向いていることは、太陽から遠く離れたところで大量の大きな粒子が放出されているが、最近は微細なダストがないことを示唆している。この証拠は、彗星が断片化の高度な段階に入ったことを示唆しており、乾燥した破砕された耐火性固体の数がますます増え、異様な形状の暗い多孔質の塊に集まり、宇宙空間に徐々に分散して検出できなくなる。
件名:個々の彗星: C/2023 A3; 方法: データ分析
1.導入
2023年1月9日に中国の紫金山天文台の徐邑観測所で最初に発見され、その後行方不明となり、 44日後に南アフリカのサザーランドにある小惑星地球衝突最終警報システム（ATLAS）探索プロジェクトの観測所で再発見された（グリーン2023）。C/2023 A3彗星は、本稿執筆時点で17か月近く監視されており、近日点に到達するまでまだ2か月以上ある。太陽からの最短距離がわずか0.39AUであるため、近日点付近、特に10月初旬には、位相角が180°付近の微細な塵による太陽光の前方散乱の影響もあり、非常に明るく、肉眼で見える可能性がある天体になると広く予測されている。
過去には、同様のパラメータを持つ他の彗星（近日点よりかなり前に、太陽と地球の距離のほんの一部まで太陽に近づく、かなり明るい物体として発見された）に対するそのような予測は、何度も惨めに外れたが、いくつかのケースでは正しかったことが証明された。個々の物体の行動予測は、彗星科学のハイリスクな分野であり、彗星の気まぐれを徐々に理解する過程で非常にゆっくりと習得されつつある。しかし、少なくともいくつかの彗星は、その後の行動と相関する初期のメッセージを送っていることは明らかである。これらのメッセージをタイムリーに認識し、適切に解釈することで、この珍しい科学的取り組みの分野でより成功した未来への道が開かれるはずだ。
C/2023 A3 彗星は、近日点距離が短い軌道にある小型オールトの雲天体の一種であると思われます。これらの天体の多くは、太陽系内部で受けた物理的条件に耐えられず、断片化が進んだ結果、崩壊したことが判明しました。以下では、同じまたは類似の性質を持つと思われる C/2023 A3 彗星の特徴について説明します。
2.光曲線、塵埃含有量、 水の生成
発見前の画像をすべて合わせると、彗星の光度曲線データベースは約27か月分をカバーします。単位地心距離に正規化された総輝度の依存性は、
ℑΔ、太陽中心からの距離、𝑟は、しばしばべき乗法則によって表現される。
ℑΔ=ℑ0 𝑟^−n、そのパラメータは絶対的な大きさ𝐻0=−2.5logℑ0指数とn、傾斜を決定する
𝑑logℑΔ / 𝑑log𝑟
例えば、吉田は𝐻0=4.5そしてn=4
2023年3月2日から2024年1月24日までの間に行われたすべてのマグニチュード観測に適合する。同様に、A. Kammerer は
𝐻0=4.7そしてn=3.96
2024年4月末までに64人の観測者から報告された384のデータに基づく。
時間的制約のため、私は彗星の光度曲線全体を調査していません。近い将来の彗星の進化を予測する観点から、最も重要なのは最近の活動です。それを評価するには、汚染を可能な限り軽減するために、可能な限り均一であるという条件で、1人の観測者によって報告されたデータに基づく代表的な光度曲線を検査するだけで十分だと考えました。
彗星観測データベース4 (COBS) のウェブサイトから、私は最終的に、2024年 1月21日から 6月13日までの間に A. Pearce が 35 cm f/5 シュミット カセグレンで行ったフィルターなしの CCD 全光度観測48 枚を選択しました。外側のコマの影響は考慮されていないかもしれませんが、核凝縮から始まるかなり急激な明るさの変化に重点が置かれているため、これは大きな問題ではありません。5
図1。-ツチンシャン・アトラス彗星の光度曲線は、近日点通過の250日から106日前（2024年1月21日から6月13日）まで、A.ピアースが35cm f/5シュミットカセグレンで行った48枚のCCD全光度観測によって描かれている。縦軸は、彗星の観測された全CCD光度を単位地心距離に正規化したものである。
𝐻Δ
驚くべきことに、彗星は近日点通過の165日前（2024年4月15日）までに加速的に明るくなっていたが、その後は暗くなり始めた。
ピアースの観測でカバーされた過去5か月間の彗星の活動変動についての洞察を得るために、私は地球から1AUに正規化された等級をプロットした。
𝐻Δ、時間の関数として。図 1 に示されているこのプロットは、近日点通過の 165日前、2024年 4月15日に固有の明るさがピークに達したときに劇的な変化を示しているため、すぐに警告を発しました。この日付以前は、彗星は時間の経過とともに増加しているように見える速度で明るくなっていましたが、その後は暗くなり始めました。この発見は、I. Ferrin 6が最近表明した懸念(たとえば、彼のメッセージ #32307) を裏付けています。
彗星の活動をさらに調査するために、私は同じデータセットを正規化された明るさのグラフで調べた。
𝐻Δ
太陽中心からの距離の関数として
𝑟（対数目盛り）図2に示されているこのプロットは、明るさがピークに達する前の光度曲線の初期部分が2つの部分で構成されていた可能性があることを示唆している。近日点（2024年3月21日）の190日前まで、彗星が太陽から3.3AUのところにあったとき、その光度曲線は絶対等級で表されていた。
𝐻0=5.6±0.4
傾斜パラメータn=3.5±0.3
したがって、絶対的な明るさは、上で述べたように、吉田とカンマーラーの両者が示した結果よりも約 1 等級暗いだけであり、傾きは 2人の著者が示した結果よりもわずかに低い。これは、近日点通過の 190日前まで、彗星は以前と比較して緩やかな減光率しか示していなかったことを示唆している。
図2.—ツチンシャン・アトラス彗星の固有輝度は太陽中心からの距離の関数として表されます。図1の明るさデータ セットは、彗星の太陽中心からの距離が 4AU から 2AU に減少するにつれて、進化の 3 つの段階を示しています。
>3.3 AU では、光度曲線は太陽から遠く離れた場所で適用される法則とあまり変わらない法則に従っていた。3.3AU から 3AU の間では、彗星は活動の急増を経験し、これは明らかに核の多発的な断片化によって引き起こされ、その結果、傾斜パラメータの値が 2 倍になった。
n
絶対輝度は5等級上昇しました。彗星が3AUに到達した時点で、核の制御不能な分裂は地球規模で停止し、局所的にさらなる分裂が進行しました。この傾向は2か月以上続いたと見られており、近日点に到達する前に彗星が最終的に崩壊するまで続くと予想されています。
図1と図2の増光期の後半は、近日点の約190日前、太陽から3.3AUの地点から始まり、彗星の急速な再活性化を示しています。再活性化の速度が急激ではなかったため、これを爆発と呼ぶことはできません。しかし、光度曲線の前半部分と比較すると、
n 倍増した
n=7.2±0.3そして𝐻0約5等級上昇し、𝐻0=0.8±0.4
このエピソードは、活動の急増と表現できるかもしれない。核が激しく分裂し始めたのは、それ以前でなければ、3月21日頃だったと提案されている。急速に拡大する短命活動の表面積からの放射は、25日間 (3月21日から 2024年 4月15日まで) にわたって太陽中心から 3.3から 3.0AU の距離で続き、近日点の 165日前にピークに達した増光を説明する可能性がある。余分な放射源が枯渇すると、残りの質量のパフォーマンスが低下し始め、光度曲線が下降した。局所的な分裂のさらなるエピソードによって引き起こされる時折のフレアアップが、4月15日以降のデータ間の大きなばらつきの原因である可能性が高い。このシナリオは現在 2か月以上続いており、核の最終的な崩壊まで続くと予想されている。下降傾向は、やや不確実なパラメータによって説明される。
𝐻0=11.8±0.4 そしてn=−1.8±0.4。
光度曲線からの証拠は、塵埃含有量パラメータAf𝜌のデータによって強く裏付けられている。
は、A'Hearnら（1984）がダスト生成率を推定するための代理指標として導入した。Cazadores de Cometas 7（彗星ハンター）のウェブサイトには、他の情報とともに、Af𝜌
主にスペインの観測者（カナリア諸島を含む）によるデータベースは、2023年2月下旬から始まるツチンシャン・アトラス彗星の150以上のデータポイントを提供している。プロットの1つは、半径10,000 kmのコマに縮小されたAf𝜌徐々に増加し、
〜
3月上旬に～500 cm
2023年8月中旬に～1800cm。2023年12月から2024年2月まで
af𝜌
4000 cmでほぼ一定であったが、3月には急激に増加し始め、
〜
4月中旬までに9000cmに達し、その後急激に減少します。
図3.—ダスト生成パラメータAf𝜌の変動
2024年5月15日から6月17日（近日点通過の135日から102日前）にかけてのツチンシャン・アトラス彗星の観測データ。この大きな散乱は必ずしも観測誤差だけが原因ではなく、近日点通過の120日から112日前の間に観測された2つの大きな特徴に見られるように、断片化の際の突然の塵の放出が原因の一部である可能性がある。
𝜌
底辺付近のデータポイントは、時間の経過とともに、粗平均率で系統的に減少しているように見える。
〜
1日あたり14cm。
Af𝜌の曲線
光度曲線とかなりよく一致しています。特に興味深いのは、5月中旬から 6月中旬 (近日点の 135日から 102日前) の間の変動で、図 3 に再現されています。光度曲線のばらつきに似たかなりのばらつきは、核分裂の小規模なエピソード中に塵が短期間放出されたことが部分的に原因であると考えられています。残りのばらつきは観測誤差である可能性があります。図 3 のベースライン データは、約 14 cm day -1の割合で時間の経過とともにほぼ線形に系統的に減少し、近日点では 800 cm を超える外挿値を示しています。
近日点距離が短い軌道を回る暗い彗星の中には、近日点の直前に消滅するものがあることは、かなり以前から知られていました (Bortle 1991)。ただし、Jewitt & Luu (2019) は最近、太陽から 1.9 AU で崩壊した彗星を報告しました。この問題の調査により、消滅する天体は常に、塵が枯渇した本質的に暗いオールトの雲の彗星であるという結論に至りました (Sekanina 2019)。早期の観測から生存の可能性を予測できるように、近日点生存の総観指数を導入しました。
ℑsurv、式で与えられる
ℑsurv= 𝐻0−5.7−35/6log𝑞 −5/3log（Af𝜌）0、 （１）
どこ𝐻0絶対的な大きさです。𝑞はAUでの近日点距離、（Af𝜌）0
（cm）は太陽から1AU、位相角ゼロのときに厳密に測定されます。彗星が近日点を通過すると予測されるのは、
ℑsurv < 0 およびその逆。
次のセクションでは、ツチンシャン・アトラス彗星が間違いなくオールトの雲から来たことを示し、総観指数の適用が重要であることを実証する。指数を決定する量は現時点ではかなり不確実であるが、それでも予備的な値を計算することは興味深い。
ℑsurvそのために、私はまず 𝐻0=11.8 図2の光度曲線から、次に図3で提案された時間依存性からAf𝜌を計算する。
当時の 𝑡0彗星が太陽の近日点から1AUに到達すると、
𝑡0−𝑡𝜋=−38日。結果は（Af𝜌）0=1360cm近日点距離が0.391AUなので、総観指数は
ℑsurv=+3.3 （２）
そして、この彗星は近日点を通過しても生き残る見込みはないだろうと予測されている。
もちろん、 Af𝜌の線形外挿が適切であり、採用されている値は𝐻0および（Af𝜌）0
互換性がある。確認のため、図3の関連データを太陽中心からの距離𝑟のべき乗法則に当てはめた。
光度曲線に似ています:
Af𝜌（𝑟）=（Af𝜌）0𝑟^−z （３）
最小二乗法（Af𝜌）0 = 1170±40cmとz =−0.90±0.15総観指数は、
ℑsurv = +3.4、 （4）
結果（2）に非常に近い。
要約すると、ツチンシャン・アトラス彗星の近日点通過の観点では、2024年4月中旬から6月中旬にかけての光度曲線で記録された系統的な減光と、 Af𝜌の継続的な低下の両方が、
非常に心配なことだ。総観指数は、機器補正により、彗星が近日点前に消滅すると予測している。
𝐻0 1～2 等級を超えることはあり得ません。
この結論とは別に、2024年5月31日に彗星が太陽から2.33AUのところにあったときに撮影されたスペクトルから、Ahuja et al. (2024)は2つの大きな結果を得たことを指摘しておくべきである。1つは、生成率比である。
Q（C2）/Q（CN）< 0.32は炭素の枯渇した彗星であることを示唆している。
Q（H2O） = （1.50±0.37）×10^28 s^-1、予想外に高い水生成率です。太陽から2.33AUの距離では、空間的に平均した水氷の昇華率は
1×10^17 cm^-2 s^-1で、これは昇華している全表面が 15 km^2であったことを示唆しています。彗星の表面のごく一部だけが活動していることがわかっているため、モノリス核の直径は 10 km 近くになるはずですが、これは不合理な結果です。昇華している岩石サイズの破片の未分解の雲の方が、より妥当な解決策となります。
図 4.—ツチンシャン-アトラス彗星のダストテール。上段: 2024 年 6 月 4.91744 UT、スペインのモンカブレ天文台の 30 cm f/9 反射望遠鏡で R. ネイブスが撮影した、コンピュータ処理された彗星の画像のトリミング版。露出時間は 103 分。北が上、東が左。画像は対角線で 12′.6 です。尾は 98∘ の位置角で 8′ 以上伸びています。尾は頭部からの距離が増すにつれて細くなり、涙滴のように見えることに注意してください。下段: 異なる時間に核 (大きな開いた円) から放出されたダスト粒子の軸方向を模倣した 4 つの同期。観測された尾の方向と一致する太線は、観測時点で約 400 日経過した放出物を示しており、これは約 6.6 AU (近日点の約 500 日前) で核から放出されたものです。他の 3 つの同期 (細い線) は、それぞれ 10.6 AU (近日点の約 1000 日前)、2.8 AU (近日点の 155 日前)、および 2.6 AU (近日点の 135 日前) で放出された塵によって占められると予測される尾の位置を示しています。各同期には異なるサイズの粒子が含まれており、大きい粒子は核に近く、小さい粒子は核から遠く離れています。特定のサイズの粒子の位置は点でマークされ、放射圧加速度 𝛽 の大きさ (太陽の重力加速度の単位) が示されています。
𝛽は基本的に粒子の有効直径の逆数として変化するため、この図は、観測された尾がサブミリメートルサイズ以上の粒子で構成され、太陽中心から 6 AU を超える距離で水氷を昇華させることによって核から持ち上げることができなかったことを示しています。一方、通常の尾が完全に失われているため、この画像は、観測前の数週間から数か月間に彗星が微小な塵 (サブミクロンおよびミクロンサイズの粒子) をかなりの量放出しなかったことを非常に明確に示しています。この異常は、この彗星が受けてきた断片化のプロセスに重要な意味を持っています。(画像提供: R. Naves、Observatorio Montcabre、スペイン)
図 5.—A. ピアースが 35 cm f/5 シュミットカセグレンを使用して CCD 観測したツチンシャン-アトラス彗星の尾の向き。観測された位置角 (実線の円、春分点 J2000) は、近日点の 500 日前に放出された塵の理論的な同期 (太い曲線) と、その 100 日前と 100 日後に放出された塵の理論的な同期 (ほぼ平行な細い線) と比較されています。動径ベクトルの位置角は点線でプロットされています。ひし形でマークされているのは、地球が彗星の軌道面を通過した時間、つまり 2024 年 4 月 11.3 UT、つまり近日点の 169.44 日前で、このとき尾は太陽を向いて位置角 69∘.7 となり、技術的には反尾になりました。期間は、近日点の2月4日 UT = 236.7日前から、近日点の6月22日 UT = 97.7日前までで、合計139日間です。
図 6.—A. ピアースが 35 cm f/5 シュミットカセグレンを使用して CCD 観測したツチンシャン-アトラス彗星の尾の角度の長さ。尾の方向とは異なり、尾の長さの観測は観測条件の影響を受けるため、信頼性は低くなります。しかし、近日点の 500 日前に核から放出され、最大で太陽の重力加速度の 0.01 の放射圧加速度を受けた塵粒子で構成される尾の予測長さと観測値の間には、かなりの程度の一致が見られます。このような粒子は、直径が 1 mm の数分の 1 かそれ以上です。
5. 分裂
前のセクションでは、彗星の核が現在進行形の分裂過程にあり、すでにしばらく続いており、完全な不活性化と崩壊の時点まで続くという考えを裏付ける広範な状況証拠を集めました。近日点距離が 0.39 AU であることを考えると、この天体は近日点前に消滅し、活動彗星としての存在を終えると予想されます。
ツチンシャン-アトラス彗星はオールトの雲から到着したため、近日点前に消滅する危険にさらされています。このクラスの彗星は、太陽から 1 AU に近づくまでに本質的に暗く、塵が枯渇すると、崩壊する傾向があります。最初の条件は、小さな 1 キロメートル未満の核の診断となる可能性があります。ツチンシャン・アトラス彗星の核の大きさは不明ですが、4 月中旬までは、この天体は本質的に暗くも塵も少なかったわけではありませんでした。しかし、観測された光度曲線と最近得られた Af𝜌
の測定値は、4 月中旬以降、彗星が暗くなり、塵の生成率が低下していることを示唆しています。
以下では、まず、提案された漸進的断片化シナリオの文脈で、前のセクションで示した証拠を要約します。その後、彗星が太陽の光の中に消える前の近い将来に予想される展開について簡単に説明します。明らかに、近日点通過後の彗星の探索の結果によって、その所在の問題が最終的に解決されるでしょう。
断片化のプロセスは、遅くとも2024年3月21日頃、近日点の190日前、太陽から3.3 AUの地点で始まったと提案されています。このとき、増光率は
𝑟^−3.5から𝑟^−7.2に急激に増加しました。オールトの雲の彗星の場合、このような変化は珍しいものです。なぜなら、増光率は太陽からの距離が短くなるにつれて低下するのが通例だからです。
急増または急激な増光（爆発ではありません！）の原因は、おそらく核の昇華表面の断面積が急速に増加し、多数のかなり大きな活性破片に次々と分裂したことです。数時間または数日という短い時間スケールで、ガスを放出する破片は、昇華領域が拡大し続けるにつれて、何度も小さな破片に分裂しました。これらの天体の雲はゆっくりと拡大し始め、同時に氷が抜けていきました。その不足は最終的に一種の防火壁となり、暴走活動は開始からわずか25日後（2024年4月15日、近日点の165日前、太陽から3AU）に停止した。その結果、核の周りの破片の断面積がそれ以上成長せず、ガス放出が停止したため、光度曲線はピークに達した。Af𝜌
の値は、このパラメータが測定される半径10,000 kmの領域の境界を通過する破片の数が増えるにつれて、明るさよりも急速に低下し始めた。核のサイズが縮小し、氷に富んだ表面の多くが失われた彗星の活動は衰え始め、枯渇した氷は内部からの新鮮な供給物で置き換えられた。4月下旬、5月、6月には、このプロセスは局所的に無計画に機能したと思われる。その結果、彗星の明るさは短期的に変動し、活動が停滞したように見えました。光度曲線は、彗星が「勢いを増す」ことができず苦戦していることを示していました。
彗星全体の観測された外観は、6 月下旬からコンピューター処理された擬似カラー画像でコマが尾に向かって著しく長くなっていることが示されており、断片化のシナリオを裏付けています。長さは日ごとに大きく変化せず、物質の流れが安定していたか、物質が非常にゆっくりと動いていたことを示しています。これは、すべての氷が昇華した後に元の破片から残ったかなり大きな遺物に予想されることです。破片が大規模に微細な塵に崩壊しなかったことを示す驚くべき証拠は、半径ベクトルに隣接する通常の塵の尾がないことです。重要なことに、7 月初旬の時点では、伴核は検出されていませんでした。
図 7.—2024 年 5 月 1 日から 6 月 7 日の間に行われた 860 回の天文観測から、中野が最近行ったツチンシャン アトラス彗星 (NK 5247) の軌道要素セットによって残された赤経と赤緯の残差の分布。赤経と赤緯の両方で、1 秒未満の系統的傾向が見られることに注目してください。中野は、残差が
±2′
以上である観測をすべて拒否しました。
中野の軌道要素セットの順序は、断片化シナリオを支持する証拠を提供します。光度曲線異常後に行われた天文観測を組み込んだ軌道実行からの逆元の半長軸は、それらの観測を含まない実行からよりも
∼30 単位 10^-6 AU^-1 負です。この差は少なくとも
おそらく、分裂によって小さくなった核に対する昇華による非重力加速度の増加が一因であると考えられる。マースデンら (1978) は、近日点距離の小さい軌道を移動するオールト雲の彗星は、近日点距離の大きい軌道を移動する彗星よりも双曲的超過が大きいことを示した。これらの著者は、近日点距離に対する (1/𝑎b) orig の依存性の式を提示し、ツチンシャン-アトラス彗星の場合、現在の値に近い
-0.000 014 AU^-1 を予測している。
もう 1 つの関連する問題は平均残差の問題であり、異常後のデータを含めると、
±0''.32–0''.33 から±0''.42 に上昇した。この誤差の約 30 パーセントの増加は、核凝縮を正確に測定することがより困難になった (たとえば、その寸法が大幅に大きくなったため) か、純粋な重力軌道によって提供される適合が完全に満足できるものではなかったことを意味します。どちらの理由が正しいかは、残差の分布を注意深く調べることで判断できます。前者の場合、分布は以前よりも広くなりますが、本質的には依然としてランダムであるはずです。一方、後者の場合、体系的な傾向が見られるはずです。
時間的制約のため、私はこの問題を表面的にしか調査していません。私は、2024 年 5月 1日から 6月 7日の間に行われた 860 回の天文観測 (使用された 4000 を超えるデータ ポイントのごく一部) によって残された、中野の最近の軌道要素セット (NK 5247) の残差に焦点を当てました。私の調査の結果は、図 7 と表 3 から明らかです。これらは、ランダムな分布からの 1 秒未満の偏差を一貫して示しています。
図の上半分の赤経の残差の分布は、幅の広い V 字を示しています。5 月初旬の残差のほとんどは正で、負の数に向かって下降傾向にあり、5 月下旬と 6 月は再び正の数に向かって上昇しています。表の最初の 6 つの日平均のうち 4 つは正で、負は 1 つだけです。5 月 15 日から 20 日までの期間の平均はすべて負ですが、最後の 6 つの平均のうち 5 つは正です。赤緯では、残差の大部分が正であるため、図の体系的な傾向はすぐに明らかです。表を見ると、38 日間の平均のうち 6 日だけがマイナスであることが分かります。これらの影響が非重力加速によるものかどうかは、まだ分かりません。
現時点で私が知っている水生成率の唯一の測定値は、昇華面積が 15 km^2 であることを示唆していますが、これはかなり当惑させる情報です。これだけでは、巨大な核か、核が高度に分裂している段階かという 2 つの非常に異なる解釈が可能ですが、どちらも私には妥当とは思えません。
この彗星は、一部の場所からまだ観測できる短期間で、現在わかっていること以上の追加情報は収集できません。既存のデータベースがさらに拡張され、光度曲線、Af𝜌の曲線、軌道弧、水生成率に関するより多くのデータが提供されることを期待しています。特に興味深いのは、可能な限り長時間の露出で撮影した画像に、最近のマイクロおよびサブマイクロサイズの噴出物でできた尾が引き続き存在しないという証拠です。
図 2 のデータから絶対等級が 11.8 というのは悲観的すぎるかもしれませんが、明るさと Af𝜌の曲線は不均一に低下し続けると予想しています。彗星が 3 月下旬から 4 月上旬に経験したような明るさの急上昇をもう一度経験するかどうかは、核の大きさに依存します。おそらく、まったく経験しないでしょう。基本的に同じ不確実性が Af𝜌にも当てはまり、その時間による変化は同じプロセスによって左右されるようです。
軌道決定の分野では、重力軌道解の平均残差は増加し続け、元の長半径の逆数はより双曲的になると予測しています。遅かれ早かれ、非重力項を導入する必要があります。そのような軌道解は、遅かれ早かれ試み、平均残差がどれだけ改善されたかでテストする必要があります。
水生成率に関する新しいデータは、彗星の物理的進化のより総合的な画像を得るだけでなく、5月末からの速度を検証するのにも非常に役立ちます。
残念ながら利用できないデータセットの1つは、彗星の核領域のクローズアップ画像です。ハッブル宇宙望遠鏡のカメラで撮影された彗星C/2019 Y4の核領域の多重露光を重ね合わせたような画像（Ye et al. 2021）を想像することしかできません。かすかに光る破片の巨大な雲が広がるフィールドで、明るいものもあれば暗いものもあります。破砕の最終段階では、揮発分がなくなり、破砕された耐火性固体がますます多くなり、暗く、多孔質で、奇妙な形の塊に集まり、宇宙に徐々に分散して最終的に検出できなくなります。これらの塊のいくつか（最大のもの？）は、1I/‘Oumuamuaのように見える可能性があると推測することしかできません。
6. 結論
この論文の目的は、今年 10 月に肉眼で見える新しい天体を楽しみにしている彗星観測者を失望させることではなく、そのような期待を裏付けるようには見えない科学的議論を提示することです。彗星の近日点前崩壊の予測は確かに非常にリスクの高い取り組みですが、私は今こそそれを実行する時だと考えています。
ツチンシャン-アトラス彗星は、7 月初旬の時点で明確な伴星が観測されていないにもかかわらず、核の大規模な断片化を診断する特徴を示しています。いくつかの特徴は、太陽中心から 1 AU より大幅に小さい近日点に到達する前に崩壊したオールトの雲の過去のメンバーの行動に似ています。フェリンが指摘したように、それは主に特異な光度曲線と、Af𝜌
の平行した変化、特に3月下旬から4月上旬にかけての急上昇、彗星が太陽から3AUにあった4月中旬の急激なピーク、そしてその後の変動が重なり合った減光であり、これらはおそらく局所的な断片化のさらなるイベントを証明している。また、心配なのは、アプリ
6 月に観測されたコマの尾部への伸長は確認されていない。極めて高い水生成率を確認する必要がある。
彗星の軌道運動における 2 つの効果によって独立した裏付けが提供される: (i) 光度曲線異常後に行われた天文観測を組み込んだ後の元の半長軸の逆数における 10^-6 AU^-1 の 30 単位の双曲線シフト、および (ii) 平均残差が±0`'.32–0′′.33 から±0′′.42 に平行して増加。犯人は、核の継続的な断片化によりその大きさが急速に減少している、昇華による非重力加速であると思われる。検出された体系的な傾向はまだ 1 秒角未満の範囲であるが、すぐに大きくなり、軌道決定の取り組みに非重力項を組み込む必要がある可能性がある。
最も珍しいのは、通常のダストテールが継続的に存在しないことです。これは、大量の乾燥した破砕された固体物質が微細なダストに分解されず、私が上でブロブと呼んでいる暗くて非常に多孔質の奇妙な物体に集まったままであることを意味します。それらが宇宙に分散すると、検出することはほぼ不可能ですが、短命かもしれませんが、遍在している可能性があります。
最終編集後に追加：観測が継続し、論文のデータがますます不完全になるにつれて、数値結果の一部が影響を受ける可能性があります。申し訳ありません。
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