[論文レビュー] On the dynamical history of the recently discovered interstellar object A/2017 U1 - where does it come from?

Piotr A. Dybczyński, Małgorzata Królikowska|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 2017

Astro and Planetary Science被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、太陽系に侵入した恒星間小惑星 A/2017 U1 の起源を、その動力学的軌道を分析し、過去にさかのぼって母星候補を特定することで調査している。太陽から30 pc圏内の20万個の星を網羅的に調査した結果、UCAC4 535-065571 が最も確率の高い母星と特定されたが、GJ 876 も妥当な代替候補であり、この物体の遠方からの起源は未解決のまま残っている。

ABSTRACT

A/2017 U1 is the first interstellar object recorded inside the Solar System. We try to answer the obtrusive question: where does it come from? After a careful search in the close vicinity of the Sun we looked a bit further. Finally, we have checked over 200 thousand stars and found just a handful of candidates. If we limit our investigation to the Sun surroundings within about 30 pc, the most probable candidate for the A/2017 U1 parent stellar habitat is a star UCAC4 535-065571 but GJ 876 cannot be completely ruled out. However, the origin of A/2017 U1 from a more distant source is still an open question.

研究の動機と目的

• 太陽系に最初に確認された恒星間訪問者である A/2017 U1 の、おそらくの恒星的起源を特定すること。
• A/2017 U1 が太陽から約30パーセク圏内の近隣の星系から来ているかどうかを評価すること。
• 物体の軌道を時間の逆方向にたどることで、母星候補の動力学的妥当性を評価すること。
• A/2017 U1 が恒星間空間へ打ち出された可能性の高い恒星候補を同定すること。

提案手法

• 正確なアストロメトリックおよび運動論的データを用いて、A/2017 U1 の軌道を時間の逆方向に統合する。
• 太陽の現在位置から30 pc圏内の星を対象に、Hipparcos および UCAC4 星表を用いた系統的探索。
• 近隣の星の自己運動と径方向速度とを比較し、物体の双曲的軌道との一致を確認する。
• 軌道力学および星系の動力学的特性に基づき、各候補星からの打ち出しの可能性を評価する。
• 天の上および速度空間における母星候補の確率分布を評価する。
• 統計的分析を用いて、A/2017 U1 の観測された軌道と動力学的に整合性の高い星をランク付けする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 A/2017 U1 が恒星間空間へ打ち出された最も可能性の高い母星は何か？
• RQ2 A/2017 U1 の軌道は、太陽から30 pc圏内の近隣の星の運動特性とどの程度一致するか？
• RQ3 動力学的整合性に基づいて、GJ 876 や UCAC4 535-065571 が A/2017 U1 の母星である可能性を除外できるか？
• RQ4 A/2017 U1 が30 pcより遠くの星系から来ている確率はどの程度か？
• RQ5 星の運動に関する不確実性を考慮した場合、A/2017 U1 の起源に関する動力学的制約はどの程度頑健か？

主な発見

• UCAC4 535-065571 は、太陽から30 pc圏内で動力学的整合性が最も高いことから、A/2017 U1 の最も確率の高い母星と特定された。
• GJ 876 は依然として妥当な代替起源とされるが、UCAC4 535-065571 よりも可能性は低い。
• 30 pc圏内には、A/2017 U1 の軌道と完全に一致する母星は特定できず、不確実性や動力学的散乱の可能性が示唆された。
• 20万個以上の星を調査した結果、候補は数個にとどまり、このような動力学的一致は稀であることが示された。
• 30 pcを超えるより遠方の星系からの起源は、動力学的制約が不十分なため未解決のまま残っている。
• 本研究は、正確な運動論的データが利用可能な場合、A/2017 U1 のような恒星間物体が特定の星系にまでたどれる可能性を示した。