29P/Schwassmann-Wachmann: ケンタウロスと彗星におけるアモルファスウォーターアイスとCO<>CO2変換のためのロゼッタストーン?

29P/Schwassmann-Wachmann: ケンタウロスと彗星におけるアモルファスウォーターアイスとCO<>CO2変換のためのロゼッタストーン?
2022年9月19日提出
ケンタウルス29P/シュワスマン・ヴァッハマン第1彗星(SW1)は、ケンタウルスと木星ファミリー彗星領域の間の遷移ゲートウェイ領域(Sarid et al. 2019)を周回する非常に活発な天体である。SW1はケンタウロスの中でもユニークで、準規則的な大爆発を経験し、CO排出量を連続的に生成する。しかしながら、COの供給源は不明である。SW1は非常に大きなサイズ(半径約32km)のため、非晶質水氷(AWI)から結晶水氷(CWI)への変換を介して、カイパーベルトからケンタウルス地方の内縁のゲートウェイ領域への6 auの動的移動によって生じる外部熱環境の急速な変化にまだ反応している可能性が高いと主張します。この変換プロセスは、静止期および爆発期に物体から放出される豊富なCOおよびダストの発生源である。もし正しければ、これらの議論には、リモートセンシングとその場観測探査機の特性評価を介してテスト可能な多くの重要な予測があります:内部システムに移行する数kmスケールの散乱円盤KBOのAWI変換からのCOのMyrタイムスケールに関するクイックリリース。SW1は今日まで、核AWIの50〜65%しかCWIに変換していない。AWI変換時の体積変化は、地盤沈下や洞窟侵入を引き起こした可能性があるが、SW1の質量の浪費やクレーターの損失は大きくなかった。SW1のコマは、CWI CO2に富む氷粉塵粒子を豊富に含むべきであること。そして、SW1が今後10,000年以内に内部システムに移行するとき、それは非常に異なる種類のJFC彗星になるでしょう。


図 1 – バルク コンドライトの SW1 様体の AWI 枯渇 (CWI への変換による) の Prialnik モデルの結果
存在量と 1:1 の氷:岩の比率。 両方のプロットで、2 つの曲線は、2 つの異なるエンタルピーを仮定した結果です。
AWI -> CWI 遷移: 赤 DHAWI 変換 = 0 kJ/kg エネルギー放出、これは最も遅いエネルギーを生成します。
プロセスを継続するための相変化自体からの追加のエネルギーブーストがないため、変換速度。 黒
DHAWI 変換の場合 = - 生成された CWI 1 kg あたり 45 kJ の熱が放出されます。 (a、左) 一定時間後に残った AWI の割合
半径 32 km の SW1 に似た球体の場合。 10 Myr の後、DH= 0 kJ/kg の AWI の約 35% のみであることに注意してください。
DH= -45 kJ/kg 放出ケースの AWI の 50% が変換されました。 (b、右) すべての AWI が枯渇する時間
全身に。 DH = 0 曲線はおおよその Rnuc1.65 法則に従い、DH = -45 kJ/kg 曲線は次のようになります。
おおよその Rnuc1.61 法則。


図 2. - 相対 CO および H2O ガスの Prialnik モデルの生産率
図 1、半径 32 km、5% を想定CO/H2O、1:1 氷/岩石 (質量による) 本体
カイパーベルトで 4.56 Gyr を費やし、その後、海王星-天王星の領域で9 Myr、土星の近くの 2 Myr、そして最後に
6 au で木星の近くの最後の 1 Myr。 他の動的軌道が可能です。
ゆっくりとしかし持っている体の例~40 au から単調に刺激された
確率的に動くのではなく、〜6 au、そしてそれらは同様の QCO/QH2O > 103 を生成します。
生産比率。 期待されるものを探る。さまざまなすべての相対的ガス放出率
可能な動的経路は超えています
このホワイトペーパーの範囲であり、今後の研究課題。 注意してください
予測されるガス生産率は、熱物理学を示唆する時間SW1の生成メカニズム観察された爆発


図 3 – 彗星、ケンタウロス、および KBO で予想される種の種固有の Qgas 対温度曲線。水平
破線: 1、10、100、1000、4600、および
アロコスサイズのボディで12,000マイル。色付きの曲線: で蒸発する標識組成の氷片の損失率
熱拡散率を持つラグ層を考慮した後の温度 T = 3x10^-7 秒 2/m 熱とガスの流れを妨げる
内部から自由空間へ (Davidsson21、Steckloff 21、Prialnik21)。上軸: 太陽からの地心距離
局所熱平衡温度 T における黒体。これらの曲線と制約から、超揮発性の氷 CO、N2 と CH4 は、冷たく高密度の分子雲と、太陽から 100 天文単位を超えて存在する現代の KBO でのみ安定していますが、
CO2 のような準安定氷は KBO やケンタウロスのコアで生き残ることができ、H2O のような水素結合した氷は内側でも生き残ることができます。
システム彗星表面。 Lisse等の後。 (2022)

10. 結論と推奨事項。この論文では、
29P/Schwasmann-Wachmann 1、大きくて珍しいケンタウルス彗星。私たちは利用しました
アモルファスから結晶状態への水の氷の変換を含む熱物理モデル
現在でも 29P が非晶質の大部分を保持している可能性があることを示す
水の氷はカイパーベルトで始まり、現在その無定形の水の氷は
内部深部で結晶化し、揮発性の高いCOガスを放出し、
アクティビティ。この AWI -> CWI 変換は、低密度の非晶質水氷からのものであると主張します。
より高密度の結晶水の氷には、主に圧縮体積が伴います
減少しますが、大きな質量の消耗ではなく、核の収縮を引き起こし、内部と表面を誘導します
この彗星の頻繁に見られる爆発を引き起こしている可能性がある構造的な障害。を使用して
彗星で見られる大多数の種の CO、CO2、H2O の相対存在量、次にどのように示すかを示します。
29Pは他の彗星と比較して、進化のKBO -> ケンタウロス -> 短周期彗星に適合します
29P は「典型的な」km サイズのものよりもはるかにゆっくりと進化していると結論付けています。
ケンタウロスであり、木星を通過すると、AWI でいっぱいの非常に珍しい JFC になります。
動的ゲートウェイ (Sarid et al. 2019)。
正しければ、私たちの議論には、次のような多くの重要でテスト可能な予測があります。
数 km スケールの散乱円盤 KBO の AWI 変換からの CO の Myr タイムスケールでのリリース
内部システムに移行します。現在まで SW1 はその 50 ～ 65% しか変換していません。
核 AWI から CWI へ。 AWI変換時の体積変化が沈下を引き起こした可能性がある
および陥没がありますが、SW1での大幅な質量の浪費ではありません。 SW1のコマには豊富に含まれているはずです
CWI CO2 が豊富な「ダスト」粒子の量。 SW1 が内部システムに遷移するとき
次の ~1 Myr では、非常に異なる種類の JF 彗星になります。
これらの調査結果はすべて、AWI が KBO とケンタウロスに存在するという仮定に基づいています。
その AWI 変換は、直接の水の氷の昇華のように、彫刻し、
太陽系の氷体を変化させます。しかし、内部システムを駆動する直接水氷昇華とは異なります
彗星の活動についてはあまり研究されていません。アクティブな体の最も近い知られている自然な例として
AWI変換を受けているため、29P / SW1のさらなる集中的な研究を強くお勧めします.これ
研究では、リモートセンシングの特性評価とモニタリングの両方を利用する必要があります (c.f. Womack et al. 2020
および https://wirtanen.astro.umd.edu/29P/29P_obs.shtml) および未来を介した直接探査
その場観測探査機ランデブー ミッション [例: AMBITION (Bockelee-Morvan et al. 2021)、Centaurus
(Singer et al. 2019)、または CHIMERA (Harris et al. 2019)]。