天体物理学者や宇宙飛行士の根本的な使命は、宇宙を探査し、そこに何があるのかを見つけることだ。今年は、宇宙のほうが私たちを探査した。
10月19日、Pan-STARRS 1ハワイにあるサーベイ望遠鏡が、小惑星や彗星を夜ごとに探すなかで、かすかな光の筋を捉えた。天文学者のロブ・ウェリクは、それがこれまでに見たことのない軌道を描いていることに気づいた。その後数夜にわたって得られた追跡データにより、太陽系の外から来たことが確認された。人類は、別の恒星から訪れた最初の異星間天体を発見した。
ハワイ語で「遠くから私たちに手を差し伸べる最初の使者」を意味する「オウムアムアと名付けられたこの恒星間天体は、いったい何なのだろうか。太陽系に属する他の天体とオウムアムアをどう比較すればよいのかが明らかでなかったため、これは答えるのが難しい問いだ。その異様に細長い形から、人工物ではないかと疑問を呈する人もいた。異星文明が作った可能性があるのではないか、と。
しかし、同僚たちと私はこのほど発見した。異常に細長い岩石質の小惑星に見える一方で、実際には有機化学物質の保護殻に覆われた氷の天体である可能性がある。
オウムアムアが人工物ではないことは、すでにかなり確かだと考えていた。電波望遠鏡を使って、オウムアムアからの信号を探したが、何も聞こえなかった。宇宙空間を進む軌道も、重力によってのみ動いていることを示唆している。したがって、初期の調査はすべて、自然物であることを示していた。
しかし、謎は残っていた。太陽系を訪れる可能性が最も高いのは、巨大な氷の塊だろう。そのような氷の天体は太陽に近づくと溶け始め、後方にガスの尾を放出するはずだ。それにもかかわらず、太陽からわずか2,300万マイルの距離まで接近したオウムアムアには、この種のガス放出の兆候がまったく見られなかった。それなのに、なぜ小惑星のように見えたのだろうか。
私たちのチームは発見を受け、48時間以内に超大型望遠鏡（チリ）とウィリアム・ハーシェル望遠鏡（ラ・パルマ島）を使う観測時間を確保し、迅速に対応した。これらの設備を用いて、反射光の波長を調べ、オウムアムアが太陽光をどのように反射するかを測定した。この強力な手法によって、天体の組成や、表面に岩石質の鉱物または氷があるかどうかを明らかにできる。
私たちのデータから、表面は可視光では赤く見える一方、赤外線ではより中立的な色、あるいは灰色に見えることが分かった。これまでの実験室での研究によると、この観測結果は、彗星の氷と塵からなる表面が、数百万年から数十億年にわたって恒星間空間にさらされた場合に予想されるものだ。宇宙線と呼ばれる高エネルギー粒子が氷を取り除き、表面を乾燥させる。こうした粒子は、残った物質に化学反応を起こさせ、殻を形成する。それは有機化合物（炭素を基盤とする化合物）からなる化学的な殻だ。
つまり、オウムアムアは望遠鏡では小惑星のような光点に見えたが、内部は氷でできている可能性がある。断熱性を持つ赤い岩石のような表面は、恒星間を孤独に旅した結果かもしれない。実際、ジェミニ北望遠鏡（ハワイ）を用いた別の研究では、その色が、太陽系の外縁部を公転する一部の「海王星以遠天体」と似ていることが示された。これらの天体の表面も、同じように変化している可能性がある。
どこから来たのか？
もう一つの大きな問いは、オウムアムアがどこから来たのかということだ。惑星形成の過程で生まれた可能性がある。惑星は小さな岩石質の小惑星や氷の彗星から形成されるが、その過程は混沌としている。惑星が形成され、現在の軌道に落ち着くなかで、何兆個もの天体が恒星間空間へ放り出されたはずだ。さらに、太陽系を取り巻くオールトの雲からも彗星が失われてきた。通過する恒星や、私たちの住む天の川銀河の潮汐力によって引き離されたのだ。
すべての恒星が、太陽系を形成する際に太陽と同じように多くの天体を放出するのであれば、私たちの銀河には大量の恒星間天体が存在するはずだ。しかし、現在の世代の望遠鏡で検出できるほど太陽や地球に近づいた場合にしか、私たちはそれらを見つけられない。今年の初め、私はある研究に参加し、そのような天体が1立方光年あたり1015個（1,000兆個）存在する可能性を示した。
複数の 天文学者が、オウムアムアの軌道を既知の恒星までさかのぼることはできないと明らかにしている。しかし、太陽が進んでいる方向から接近してきた。これは恒星間天体がやって来る可能性が最も高い方向で、車で走ると虫の群れがフロントガラスにぶつかるのと似ている。
オウムアムアはすでに火星の軌道を通過し、小惑星帯の外側を太陽系の外へ向かって進んでいる。この冬、夜空にペガスス座大四辺形を見つけられたら、人類初の恒星間訪問者に別れを告げることができる。しかし、これまでの研究とオウムアムアの発見を合わせると、まだ見つかっていない同様の天体が、いつでも火星軌道の内側のどこかに存在するはずだと示唆される。宇宙は、私たちが思っていたより近くにある。
