[M-ZZ40] プラネタリーディフェンス—国際的な取り組みと協力

[MZZ40-09] Heraミッションによる二重小惑星に働く非重力効果の検証

*金丸 仁明¹、杉田 精司²、Tommei Giacomo²、Mochi Maddalena²、Paoli Roberto²、Lari Giacomo²、Zhou Wenhan³、岡田 達明⁴、坂谷 尚哉⁴、嶌生 有理⁴、田中 智⁴、石崎 拓也⁴、千秋 博紀⁵、荒井 武彦⁶、関口 朋彦⁷、出村 裕英⁸、平田 成⁸ (1.東京大学、2.ピサ大学、3.ニース天文台、4.宇宙科学研究所、5.千葉工業大学、6.前橋工科大学、7.北海道教育大学、8.会津大学)

キーワード：小惑星、二重小惑星、Heraミッション、プラネタリー・ディフェンス、Yarkovsky効果、YORP効果

米国のDARTミッションと欧州のHeraミッションから成るプラネタリー・ディフェンス・ミッションAIDAが進行中である。2022年9月には、DART探査機が二重小惑星Didymosの衛星Dimorphosに衝突し、主星と衛星の相互軌道周期が変化したことが観測された(Daly et al. 2023)。つづくHeraミッションでは、2026年12月にDidymosとDimorphosにランデブーして、DARTが形成した人工クレーターを詳細に観測する予定である。日本が開発する熱赤外カメラ（thermal infrared imager; TIRI）もHeraに搭載され、熱慣性や空隙率、表面凹凸の度合いといった小惑星表層の熱物性の理解に貢献する。

小惑星の軌道や自転といったダイナミクスは、重力のみならず、熱放射によって生じる圧力（非重力効果）によっても影響を受ける。TIRIによる熱観測は、小惑星の熱放射特性を理解して、地球に接近する小惑星の軌道予測に役立つことが期待できる。我々は、二重小惑星に働く非重力効果の理論を構築し、Heraミッションによって実証することを目指している。

二重小惑星の衛星の軌道進化は、主に潮汐とbinary YORP (BYORP) によって引き起こされる。多くの二重小惑星では、主星が比較的速い自転をしており、潮汐進化によって衛星の軌道長半径が増加する。一方、BYORP効果は衛星からの熱放射によって生じるトルクであり、衛星の不規則形状によって軌道長半径を増加したり、減少したりする(Ćuk and Burns 2005)。BYORP効果が外向きに衛星を運ぶ場合は、潮汐進化と合わせて、二重小惑星はsplit pairとなる。外向きの潮汐進化と内向きのBYORP効果が釣り合う場合は、長期間にわたって安定した二重小惑星となることが予想される。

さらに我々は、二重小惑星に働くYarkovsky-Schach効果を検討している。Yarkovsky-Schach効果は、熱放射による摂動の一種であり、衛星が主星の影に入ることがある系において生じる。これまで土星のリング粒子の軌道進化のメカニズムとして研究されてきた(Rubincam 2006; Vokrouhlický et al. 2007)。我々は、二重小惑星の衛星に働くYarkovsky-Schach効果を解析的および数値的にモデル化した。その結果、蝕が頻繁に起こる衛星はYarkovsky-Schach効果によって潮汐固定される軌道まで進化する作用があることがわかった。こうした衛星の軌道進化は、二重小惑星の統計を解釈する上で重要な示唆を与える。