06.彗星の正体 佐々木 彩奈（茨城大学）宇野 由紀（同志社高校） 八百 多佳実（カリタス女子高校）日堂 真由（松本県ケ丘高校） 山崎 すばる （木曽高校）古村 夢結（岡谷南高校） 06.彗星の正体 　私たちは、東京大学木曽観測所で行われる銀河学校2007に参加しました。そこで、東京大学木曽観測所105㎝シュミット望遠鏡と天体画像解析ソフト「マカリ」を使用し、彗星の正体について研究しました。結果、それぞれ(4P/Faye , 29P/Schwassman-wachman1 C/2006XA1)の彗星の色、大きさ、明るさ、ダストの量などの情報から、彗星の形状について推察することができました。 使用データ(Rバンド、Bバンドで撮影) 2007年2月2日：4P/Faye , 29P/Schwassman-wachman1 2007年3月23日：4P/Faye , 29P/Schwassman-wachman1 C/2006XA1 使用ソフト：マカリ 左の写真は、Rバンドで撮影した写真である。 Bバンドで撮影した写真は同じように見えるが、少しカウントが違う。 C/2006XA1 4P/Faye 29P/SW 考察 彗星の形状 ・彗星の色 　マカリで彗星の明るさを測光し、さらに、各彗星のRバンド、Bバンドのカウントを求めR/Bの値を出すことにより、彗星が赤、青のどちらの色に近いかを調べた。このとき、青色に近いと彗星にガスが多いことが分かる（☆より）。下表より、R/Bの値は、C/2006＜4P/Faye＜29P/SWだった。よって、C/2006のほうがより青く、29P/SWのほうがより赤い彗星であると考えられる。このことからC/2006のほうが、29P/SWに比べてガスが多いことが分かる。 ☆・太陽の光より、ダストが赤く光る→Rバンドを通してよく見える。 　・彗星を取り巻く金属のガスが炎色反応と同様の反応により青く光る →Bバンドを通してよく見える。 ＜ダストの放出率を求めるために＞ 　彗星のダストの放出率を求めるために、彗星の大きさと明るさ、ダストの一粒の明るさと重さ、そして、それぞれの彗星におけるダストの個数を求めた。 ・大きさ 　まず、R バンド、B バンドそれぞれでの彗星の 大きさを測ることで、およその大きさを求めた。 更に、円周を使い正確な大きさを求めた。彗星の 大きさχ、地球からの彗星の距離ｒ、画像上の彗 星の大きさ(度)θ(1pix=1.5 秒角を使って直した) とするとχ＝2πｒ×θ/360°となる。 ・明るさ 　１等星を100万カウントとしたときに対しての彗星の明るさを比で出した。しかし、彗星－地球、彗星－太陽の距離を等しくしないと正しく比較できない。そこで、１等星を100万カウントとしたときの彗星の明るさに、彗星から地球の距離と、太陽から彗星の距離のそれぞれ２乗をかけ、比較できる値を出した。 ・ダストの１粒の明るさと重さ 　彗星の明るさにはダストの量が関係している。「太陽光を反射している」という条件がダストと月は同じなので、月の大きさをダストの1粒の大きさ(直径1μm)と見立てて、ダストと月を1AU の距離に持っていき、ダスト1粒の明るさを求めることにした。また、そのダスト1粒の明るさからダストの個数を求めた。そしてダスト１粒の質量を求め、それにダストの個数をかけてダスト全体の質量を出した。 ３６０° r km 1.5 3600度 彗星 R／Bの値 C/2006XA1 (3月) 10pix 2.622 29P/SW (3月) 10pix 3.762 29P/SW (2月) 10pix 2.926 4P/Faye (3月) 24pix 3.629 4P/Faye (2月) 24pix 3.485 ∥ ☆ ・一秒当たりのダストの放出量を求める 　まず、V=0.1㎞/sで進むと仮定し、彗星の大きさを利用して半径に到達するまでの時間を求める。 それから、X＝ 1秒あたり何gとけるか(つまりダストの放出率)として、 ダストの重さ：半径に到達するまでの時間＝X：1秒 の比を利用して、ダストの放出率を求めた。 ・結論 １秒あたりのダストの放出量が C/2006 ＜　4P/Faye ＜　29P/SW　だったことからC/2006のほうがよりダスト放出率が低く29P/SWのほうがよりダストの放出率が高いことが分かる。 ・まとめ 　以上の結果より、彗星の構造をアーモンドチョコレートに喩えることができた。彗星をアーモンドチョコレート、ダストをアーモンド、氷をチョコレート（溶けてガスになる）にたとえると右の表のように表すことができる。 C/2006XA1 ガスの放出率が高く、ダスト放出率が低いので、表面はチョコばかりだと考えることができる。 4P/Faye C/2006XA1に比べて、ガスの放出率が低く、ダストの放出率が高いので、表面はアーモンドとチョコレートでゴツゴツしていると考えることができる。 29P/SW 上の2つに比べて、ガスの放出率が低く、ダストの放出率が高いので、アーモンドがチョコの外側に出てきていると考えることができる。 彗星 ダストの放出率(g/s) C/2006XA1 (3月) 10pix 8.81×103 29P/SW (3月) 10pix 3.11×105 29P/SW (2月) 20pix 3.26×105 4P/Faye (3月) 24pix 9.97×103 4P/Faye (2月) 20pix 1.13×104 ・参考文献 ・彗星のダストの速さＶ＝0.1km/sで進むという仮定 Swamy K.S.K., (1997). In Physics of Comets, 2nd edition,World　Scientific 注）ダストの放出速度＝0.1km/sと直に書かれている箇所はない。 ガス速度～ダストの速度と仮定した上で、ガス速度の式を流用した。 V=0.535r^(-0.6)km/s　 r：彗星ー太陽の距離（AU） 彗星-太陽の距離にも依存するので、0.1km/sというのはオーダーでこれ くらいだという仮定をした。 ・ダストの１cm3の密度が2～3 g Horz F.et al., 2006. Science314, 1716-1719. 注）参考文献中には、最密な砂粒の密度＝3g/cm3、 最も空隙の多い砂粒の集合体の密度＝0.3g/cm3と記述されている。砂粒の密度が0.3-3g/cm3の範囲であることと、ダストの成分は主に砂粒であるという前提から、上記を仮定した。 ・理科年表 謝辞 今回のジュニアセッションに参加するにあたり、様々な助言をしてくださった宮田隆志氏をはじめとする東京大学木曽観測所・銀河学校2007のスタッフの皆さんにこの場を借りて厚くお礼申し上げます。また、本発表には、NPO法人サイエンスステーションの協力をいただきました。