バルカン群

バルカン群とは

バルカン群とは、水星の内側の安定な領域を公転するとされる仮想的な小惑星群です。1915年に存在が否定された仮説上の惑星バルカンにちなんで名付けられました。これまで発見された例はなく、その存在自体が不確かなものです。

もし存在するとすれば、非常に小さく、また太陽に近いため検出が困難であると考えられています。地上からの観測は薄明時や日食時のみに限られ、観測には特別な技術と工夫が必要になります。

バルカン群の小惑星は、直径約100mから6km程度と推定され、重力的に安定な帯の外縁近くの円形軌道にあると考えられています。これらの小惑星は、太陽系形成初期の物質や環境に関する貴重な情報を提供してくれる可能性があります。

歴史と観測の試み

水星軌道の内側に天体が存在する可能性は、何世紀も前から想定され、観測が試みられてきました。1611年には、ドイツの天文学者クリストフ・シャイナーが太陽面を通過する小天体を観測したとしましたが、これは後に太陽黒点であったと判明しました。

1850年代には、ユルバン・ルヴェリエが水星の軌道のずれを説明するために、水星の内側に惑星や小惑星帯が存在する可能性を示唆しました。その後、アマチュア天文家のエドモンド・レスカルボーが、ルヴェリエの仮説上の惑星が太陽を横切る様子を観測したと主張し、その惑星はバルカンと名付けられましたが、再観測はされませんでした。水星の軌道異常は、1915年にアインシュタインの一般相対性理論によって説明され、バルカンは幻の惑星となりました。

バルカン群の観測は、太陽の強烈な光に阻まれ、非常に困難です。1900年代初頭には、日食時に何度か観測が試みられましたが、発見には至りませんでした。現在でも日食時の観測は行われていますが、太陽光が望遠鏡に損傷を与える可能性があるため、特別な観測機器が必要となります。

1998年には、SOHOに搭載されたコロナグラフLASCOのデータが解析されました。その結果、7等級よりも明るいバルカン群は存在しないことが示唆されました。また、2000年には、惑星科学者のアラン・スターンがU-2偵察機を用いて、高度21,300mからバルカン群の観測を試みました。2002年には、彼とダン・ダーダがF/A-18戦闘機を用いて同様の観測を行いました。高度15,000mからモハーヴェ砂漠上空を3度飛行し、特殊なカメラで観測しましたが、発見には至りませんでした。

2004年には、ブラック・ブラントロケットにVulCamという強力なカメラを搭載し、高度274,000mまで打ち上げ、10分間の飛行中に5万枚の画像を撮影しました。しかし、技術的な問題により、これらの画像からバルカン群を探査することはできませんでした。アメリカ航空宇宙局のSTEREO衛星のデータ探索でも、バルカン群の小惑星は見つからず、直径5.7kmを超えるものは存在しないとされました。メッセンジャー探査機も、バルカン群が存在しうる領域の外縁を撮影していますが、今のところ決定的な証拠は見つかっていません。

軌道と分布

バルカン群の小惑星は、水星の軌道（0.387AU）よりも内側の軌道長半径を持ち、0.06AUから0.21AUの範囲に分布していると考えられています。この範囲は重力的に安定しており、理論的には小惑星が存在できる領域です。しかし、太陽放射圧、ポインティング・ロバートソン効果、ヤルコフスキー効果などの影響により、かつてこの領域に存在した天体が駆逐された可能性も指摘されています。

もし存在するとすれば、半径1km以上の天体は300個から900個程度と推定されており、その重力的な安定性は、近くに惑星が一つしかないことによって支えられていると考えられています。バルカン帯の外縁は、太陽から約0.21AUの位置にあり、ここを超えると水星の重力の影響を受けて不安定になり、水星横断小惑星の軌道に移動するとされています。一方、内縁は明確には定義されておらず、0.06AUより内側では、天体の寿命が短くなるとされています。バルカン帯の体積は小惑星帯に比べて非常に小さく、天体同士の衝突が頻繁に発生し、破壊されると考えられています。小惑星が最も存在する可能性が高いのは、バルカン帯の外縁近くの円形軌道であり、軌道傾斜角は10°以下と推定されています。

物理的性質

バルカン群の小惑星は、非常に小さいサイズであると考えられています。過去の観測から、直径6km以上のものは存在しないとされており、最小サイズは約100mとされています。0.2μm以下の粒子は放射圧によって吹き飛ばされ、70mよりも小さい天体はポインティング・ロバートソン効果によって太陽に引き寄せられると考えられています。そのため、バルカン群の小惑星のサイズは1kmから25kmである可能性が高いと推定されています。

これらの天体は、高温で赤く輝くほどになり、鉄やニッケルのような高融点の元素を豊富に含んでいると考えられています。また、表面は固体であり、レゴリス（粉状の岩石）ではできていない可能性が高いとされています。バルカン群の色やアルベドは水星に似ており、太陽系形成初期の物質を含んでいる可能性も指摘されています。

バルカン群の重要性

バルカン群は、まだ確認されていない新しい天体分類であるだけでなく、太陽系の形成と進化に関する重要な手がかりとなる可能性があります。もし存在すれば、惑星形成の初期段階の物質が残されている可能性があり、特に地球型惑星である水星がどのように形成されたのかを解明する上で役立つでしょう。

また、バルカン群の存在は、水星への衝突体が多数存在した可能性を示唆しており、水星の表面を実際よりも古く見せている可能性も考えられます。もしバルカン群が存在しないとすれば、惑星の形成に新たな制約が加わり、内太陽系では別のプロセスが働いていた可能性も示唆されます。

まとめ

バルカン群は、未だ発見されていない仮想の小惑星群ですが、太陽系の謎を解く上で重要な存在であると考えられています。今後の観測技術の発展により、その実態が明らかになることが期待されます。

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