(この爆発で発生したニュートリノを捕捉して小柴氏ノーベル賞受賞)
かつて半世紀の間、行方不明になり現在も分裂を続けている「シュバスマン・バハマン第3彗星」が、来月、5月12日に地球に最接近することから、ここ数日メディアもこの彗星を話題として取上げております。
ところが、彗星については発音の同じ水星、また同じように尾を引く流星と勘違いする方々もおられるようです。しかし、よくよく考えてみれば流星も実は彗星が尾を引きながら撒き散らした塵埃が地球の大気圏に突入して燃える際に光を放って一瞬、星になるわけですから彗星の孫のようなものです。そこで、今月末から双眼鏡で見ることが出来そうなこの彗星を楽しむためにも、彗星について知識を広めるべく今日から「彗星物語」を連載していきたいと思います。私にとって判り辛いことを中学生程度の拙い天文・物理知識で勝手に解釈しておりますので、以下の記述内容が正確さに欠けていることを予めお断りしておきます。
夜空に輝いている無数の星たちはまるで生きているかのように光を放っておりますが、その星たちにもやがて死が訪れます。
あの星の光は、実は水素爆弾と同じ原理でこの世で最も軽い元素の水素が核融合を起こしてヘリウムになる際に放出されるエネルギーによるものですが、太陽の質量のおよそ８倍以上の巨大な星は核融合を続けるたびに、水素→ヘリウム→酸素→鉄と次第に重い元素に変化し、それらが星の中心部に集まっていきます。すると、密度の高くなった中心部は重力も大きくなり、ついには自身の重力によって内部から崩壊し、超新星爆発と呼ばれる大爆発によって死んでいきます。新星は、この星自身は死滅しますがその死骸から新しい星が誕生することを意味しております。
47億年前、現在の太陽の近くで巨大な星が上述のプロセスで超新星爆発を起こして死に絶えました。その時に撒き散らされた星の死骸の破片は星間雲になって、回転しながら徐々に平たくなりやがてガス状の円盤状になり、その中心に原始太陽が誕生しました。その際約99%は太陽そのものとなりましたが、残りの約1%は太陽から飛び散って星となっていきましたが、その飛び散り方とその成分が飛び散った星のその後の運命を分けました。（注：実際はもっと複雑なプロセスを経て飛び散ったものと思われますが、後の話を判りやすくするためにここでは太陽から接線方向に飛び散ったことにします。）
まず、飛び散り方は飛び散る際の速度で代表させることが出来ます。その速度が第二宇宙速度(約11.2 km/s)以下なら例え、飛び散っても太陽の引力に対抗できる遠心力に相当する速度に至らないため再び太陽に戻ってしまい二度と星にはなれません。しかし、第二宇宙速度以上で飛び散った星たちには太陽から独立して星になる権利が与えられますが、第三宇宙速度(約16.7 km/s)以上で飛び散りますと飛び散ったまま宇宙の彼方に永遠に去っていく悲しい運命にさらされることになります。
第二宇宙速度以上で飛び散っていく星たちの運命はケプラーの法則による軌道方程式で表わさすことができます。この軌道方程式のパラメータに離心率ｅが有ります。この値によって星たちがどのような運動するかを知ることが出来ます。飛び散る速度が第三宇宙速度未満の場合は離心率は ｅ＜1.0 となって星たちは太陽を中心にその周りを周回することになり、晴れて太陽系の星となります。
その場合、離心率がｅ＝0.0に近くなるほど真円軌道に近くなり、ｅ＝1.0に近くほど長径と短径の比が大きい長細い楕円軌道に近くなっていきます。惑星の中で最も 離心率が小さいのは金星でｅ＝0.007 次いで海王星のｅ＝0.009、地球は3番目でｅ＝0.017 逆に最も大きいのは冥王星のｅ＝0.249です。
もし、第三宇宙速度に等しくなるとｅ＝1.0 となって星は放物線軌道、第三宇宙速度より大きくなるとｅ＞1.0となって星は双曲線軌道を描き、いずれも宇宙の彼方に去って行き二度と太陽には戻れません。つまり、上述の第三宇宙速度以上になって宇宙の彼方に永遠に去っていく悲しい運命を辿るか否かの運命の分かれ目がｅ＝1.0となるわけです。この関係を整理すると次のようになります。そして、明日はｅ＜1.0となって晴れて太陽の周りを周回することになった星たちの次の運命に迫っていきたいと思います。
ｅ＝0.0 真円軌道（地球や金星がこれに近い）
ｅ＜1.0 楕円軌道（火星やハレー彗星等）
ｅ＝1.0 放物線軌道（彗星の一部）
ｅ＞1.0 双曲線軌道（その存在はまだ未確認））
