ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星

2017年10月にダークエネルギーサーベイが撮影したベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の画像

ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星は、ブラジル人の天文学者であるペドロ・ベルナーディネッリ (Pedro Bernardinelli) と ギャリー・バーンスティン (Gary Bernstein) がチリのセロ・トロロ汎米天文台の4.0メートル反射望遠鏡 Víctor M. Blanco Telescope の主焦点に取り付けられたダークエネルギーサーベイ (DES) 計画のための観測装置 DECam で撮影されたアーカイブ画像から発見した[2][9]。この天体は、ダークエネルギーサーベイが2014年10月10日から2018年11月26日までの期間に撮影した42枚の画像から、22等級の天体として検出された[4]。ダークエネルギーサーベイが撮影していた画像による長い観測弧（Observation arc）によって、この天体が太陽へと接近している非常に放物線に近い軌道をしていることが明らかになった。これは、画像に映るこの天体が小惑星のような点状に見えるにもかかわらず、オールトの雲を起源としていることを意味している[4][10]。ダークエネルギーサーベイによって初めて画像化された際、この天体は南天の星座であるちょうこくしつ座の方向にあり、太陽からは海王星軌道（30.2 au）とほぼ同等の 29.0 au 離れたところに位置していた[11][12]。これほど離れているにも関わらず比較的明るく見えることは、その核の直径が約 100 km はあることを示している。これはオールトの雲を起源とする彗星の中では非常に大きいサイズである[4]。

この発見は2021年6月19日に小惑星センター (MPC) によって発表され、2014 UN₂₇₁ という小惑星での仮符号における名称が指定された[8][注 8]。この天体は世界中の天文学者から大きな注目を集めることになった。その後に行われた追跡観測により、小惑星センターによる発表から数日以内に、2014年10月10日以前に撮影された画像からの検出が何例か報告された[14]。2014 UN₂₇₁の最も古い観測記録は、パラナル天文台のVISTA望遠鏡によって2010年11月15日に撮影された画像で、このとき2014 UN₂₇₁は太陽から約 34.1 au（約 51億 km）離れていた[4]。

2014 UN₂₇₁の彗星活動は、南アフリカのサザランド (Sutherland) にあるラスクンブレス天文台の望遠鏡で観測を行った Tim Lister と、ナミビアにある SkyGems Remote Telescope で観測を行った Luca Buzzi によって初めて報告された。2014 UN₂₇₁は彼らの観測で予測されていた明るさより1等級明るく見え、幅が最大で15秒角に達して見えるわずかに非対称なコマを持つことが判明した[14][15]。このとき彗星は、太陽から約 20.2 au（約 30億 km）離れていた[15]。彗星活動の検出は小惑星センターによって確認され、2021年6月24日にこの彗星を正式に C/2014 UN₂₇₁ (Bernardinelli-Bernstein) と命名した[14][注 9]。

アメリカ航空宇宙局 (NASA) のTESS のアーカイブ画像分析から、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星は太陽から約 23.8 au（約 36億 km）離れていた2018年9月の時点で少なくとも43秒角に及ぶ広大な拡散状のコマを持っていたことが分かっている[4][17]。2018年から2020年までのTESSによる観測期間の間に、彗星の明るさは1.5等級明るくなっており、これは自発的なアウトバーストではなく、継続的な彗星活動による結果である可能性がある[4][18]。

また、他の望遠鏡データセットによる再調査でも2017年（太陽から約 25.1 au）からのダークエネルギーサーベイによる画像と2019年（太陽から約 22.6 au）からのPan-STARRS 1望遠鏡による画像から、明確で非対称なコマの存在が確認された。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星のコマの明るさは2017年以降、指数関数的に明るくなっているが、彗星の全体的な明るさは2014年から2018年まで安定しており、太陽から約 29.0 au 離れた地点で発見される前に活動が始まっていた可能性が示されている[4][17]。これほど日心距離 (Heliocentric distances) が大きいにも関わらず彗星活動が観測される例は稀で、日心距離が 20 au を超えた地点で彗星活動が観測されていたのはヘール・ボップ彗星（約 27.2 au）[19]、ボアッティーニ彗星 (C/2010 U3)（約 25.8 au）、パンスターズ彗星 (C/2017 K2)（約 24.0 au）の3例のみである[4][18]。2022年時点で、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星は太陽系内で最も太陽から遠い距離で彗星活動が確認された記録を持つ彗星である[11]。

2022年1月には、ハッブル宇宙望遠鏡による観測が行われている[20][21]。

2021年9月9日、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星で明らかなアウトバースト（天体の突発的な増光）がラスクンブレス天文台による観測で検出されたと同年9月14日に報告された。その日の初めにに撮影された画像と比較すると0.65等級明るくなっており、見かけの明るさは18.9等級に達した。このとき、彗星は太陽から約 19.9 au（約 30億 km）離れていた。その後、同年12月までに彗星の明るさは19等星まで暗くなった[2]。

軌道と天体暦の綿密な計算により、2021年から2025年までベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星による潜在的な掩蔽現象はほとんど発生しないことが分かっている。彗星が背後の恒星の手前を通過して掩蔽を起こしている間は、その恒星からの光を一時的に遮られる[22]。このような掩蔽現象を観測することで、彗星の大きさと位置を正確に求めることができ、周囲に存在する可能性がある塵や衛星を捜索する機会を得ることができる[23]。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の掩蔽現象の1つを観測する最初の試みが2021年9月19日にオーストラリアとニュージーランドから行われたが、悪天候のために失敗に終わった[22]。

準惑星の冥王星と衛星のミマス、フォボスを含めた最も大きいクラスの既知の彗星核の大きさと色を比較した画像。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の核はキロン彗星 (95P)の核に次いで2番目に大きい既知の彗星核である。

2021年にアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計 (ALMA) によって行われたマイクロ波熱放射測定から、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星のコマからの熱放射を無視できると仮定したときの核の直径が 137 ± 17 km であると推定された。この仮定はベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星のコマの熱物理モデルからの理論的結果と一致しており、ALMAによる観測で核の周りに過剰な熱放射を検出されなかったことによって正当化されている[28]。観測で得られた直径から、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星はこれまで発見されてきたオールトの雲を起源とする彗星の中では最も核が大きいことが明らかになった[28]。オールトの雲を起源とするほとんどの長周期彗星の核の典型的な直径は 1 - 20 km の範囲内とされている[29]。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星を除いて特に核が大きい既知の長周期彗星および非周期彗星としては、1729年の大彗星（100 km）[30]やLINEAR彗星 (C/2002 VQ₉₄)（96 km）[31]、ヘール・ボップ彗星（74 km）[24][28]がある。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星よりも核が大きい唯一の彗星は、彗星活動も起こしているケンタウルス族天体として知られるキロン彗星 (95P)で、その核の直径は 215 km と推定されている[28]。

その大きさから、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星はメディアでは「メガコメット (Mega-comet）」と呼ばれており[24][32]、中には準惑星に分類される可能性もあると主張しているものもある[25][30][33]。しかし、核の大きさが自身の重力によって形状が球形になる静水圧平衡の状態になることができる直径の下限である 400 - 1,000 km を大きく下回っているため、実際に準惑星に分類することはできない[34][35]。さらに、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星までの大きさを持つ彗星核（および一般的な太陽系外縁天体）は通常、密度が 1 g/cm³未満と低く、固体で分化した内部構造を持つ準惑星とは対照的に非常に多孔的な内部構造になっていることを示している[34]。

ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の想像図

コマを考慮しない場合、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の核の視覚的（Vバンド）絶対等級は 8.21 ± 0.05 等級となる。直径と絶対等級から得られる視覚的幾何アルベドは 4.9 ± 1.1% と低く、非常に暗い色の表面を持っていることが分かる。これは短周期彗星・長周期彗星を問わず小さい彗星核にみられる特徴である。この類似性は、太陽系の一般的な彗星においてアルベド、核の大きさ、および軌道分類の間に相関関係がないことを示唆している[28]。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星や他の彗星の核に見られる低いアルベドは、一般的にその表面に有機化合物が存在していることに関連している[28]。太陽へ接近している間のベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の光学観測では核は長い波長域でより光を反射しているように見え、表面のスペクトル傾斜は少なくとも 5%/100 nm であり、平均スペクトル傾斜が 10%/100 nm である長周期彗星に典型的にみられる赤色のスペクトル特性を示していることがわかった[4][28]。核のアルベドと色は彗星活動により、特に温度が下がる近日点通過後、時間の経過とともに変化すると予想されている。ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の核は、近日点通過後のヘール・ボップ彗星の核で観測されたような堆積した氷の噴出物を自身の重力で再びその表面に留まらせるのに十分な大きさを持っている[28]。

自転に起因する明確な核の明るさの変化が見られないため、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の核の自転周期は分かっていない。2018年と2020年のTESSによる継続的な観測では、ベルナーディネッリ・バーンスティーン彗星の光度曲線に周期的な変化の兆候は見られず、核の明るさの変動幅の上限は 0.3 等級としている。地上の望遠鏡による2018年以前のデータセットの分析では、核の絶対等級に 0.2 等級の見かけの変動がみられるが、データがまばらであるため周期性は特定されていない[18][36]。小規模なアウトバーストの発生などもこの絶対等級の変動に寄与する可能性があり、この変動が自転以外の要因に起因している可能性は未だ除外されていない。これは核の自転による本来の明るさの変動が 0.2 等級よりも小さい可能性があることを意味している[4]。仮にこの明るさの変動が完全に核の自転によって引き起こされているのであれば、核はほぼ球形になっているか、ほぼ地球に対して自転軸を向けながら自転している必要がある[4][18]。