おうし座流星群と木星との共鳴

by 内山茂男

共鳴とは

共鳴とは、木星などのように力学的に影響の大きい天体と公転周期に簡単な整数比が成立している状態です。木星と共鳴関係になると、 木星に接近しない領域に流星群の流星物質が多くなり、地球がその領域と遭遇すると流星数が増加します。
詳しくは、 流星群と共鳴 を読んで下さい。

おうし座流星群の出現数に対する共鳴の効果

アッシャーによると、おうし群についても木星の公転周期と 7:2 の共鳴によるダスト密度の高いスウォームがあり、 この部分と遭遇すると流星数（特に火球）が増加します。 スウォームの中心と平均近点角の差ΔMが±30°以内なら増加し、±40°以内ではやや増加が見られるということです(Asher and Izumi 1998)。 最近では、2005年にこのスウォームとの遭遇があり、平年と比べて ZHR で 2倍程度になり、火球も多かったということです(Dubietis and Arlt 2006)。 Asher による ΔM の今後の値は表１のようになります。今後、2008年、2012年、2015年などで流星数と火球の増加が期待できそうです。
（ΔM は１年に 106.22°増加するので、2015年以後も容易に求められます。）

共鳴スウォームと木星との位置関係

おうし群で問題になっている共鳴は 7:2。これは、木星が 2周公転する間に流星物質は 7周公転して、同じ位置関係に戻るということです。 そこで、共鳴おうし群の流星物質と木星の位置関係を調べてみました。計算結果を図に示します。ここでは、おうし北群を例として計算しました。 青の矢印のところで地球軌道と交差し、おうし北群流星となります。 T0 〜 T3 は公転周期の 4分の1 ずつ動かした位置です。 J0 〜 J13 は木星の公転周期の 14分の1 ずつ動かした位置ですが、この間隔は、共鳴おうし群の公転周期の 4分の1 に等しいです。

図. おうし北群と木星の位置関係

軌道傾斜角の関係で、木星とおうし群軌道の再接近点はおうし群の遠日点と一致はしませんが、 木星が J0 → J1 → J2 と移動する間に T0 → T1 → T2 と移動する流星物質は比較的近い距離を長く保つことになり、 木星引力の影響を大きく受けることになります（再接近距離1.93AU）。 また、木星が J1 の位置にいるときに T3 の位置にいる流星物質は一見木星の影響が少なくなりそうですが、 木星が 1公転する間に流星物質は 3周半公転して T1 と J1 の位置関係になりますから、やはり木星の影響が大きいところです。 したがって、木星の影響が比較的少ないのは、木星が J1 の位置にいるときに T0 または T2 の位置にいる流星物質です。 でも、これらの流星物質と木星の位置関係を見ると、あるときは ( T0 と J1 ) → ( T1 と J2 ) → ( T2 と J3 ) という位置関係で移動し、 流星物質 3公転（木星 1公転弱）後は ( T0 と J13 ) → ( T1 と J0 ) → ( T2 と J1 ) という位置関係で移動します。 「共鳴物質は木星に接近しない」はずですが、このおうし群の 7:2 共鳴では、木星との距離をそれほど大きく保つことができません。 木星が J1 付近に来るたびに、加速させられたり減速させられたりして、公転周期が周期的に変動し、平均すると 7:2 の共鳴が成立するのでしょう。
（注：今回は、木星引力の影響が最も少ない点を求めることによって T0, T2 の位置を決め、 公転周期の 4分の1 から T1 と T3 の位置を決定しています。このため T1 は再接近点からわずかにずれています。）

アッシャーの共鳴の不思議

(1) アッシャー共鳴の位置

木星が次に J1 の位置に来るのは 2009年11月4日です。7:2 共鳴で木星の引力の影響が少ないところは、このときに T0 または T2 の位置です。 ところが、アッシャーが発表している共鳴によるスウォームの中心は、この日には図の A1 の位置なのです。さらに木星が 1公転して J1 の位置に来たときには、 アッシャーのスウォーム中心は A2 の位置に来ます。アッシャーの共鳴領域は木星にそれなりに接近してしまうのです。

Asher and Izumi (1998) に共鳴スウォームの中心位置を決めた根拠が書いてあります。 それによると、(a)1951年にオランダの観測者が 26個のおうし群火球を観測している、 (b)1975年6月30日前後に月面の地震計に流星物質の月面衝突が記録されている、の2つをもとに共鳴スウォームの中心位置を決めたとのことです。 (b)の6月30日前後というのは、図の T3 の近くで流星物質が太陽方向から地球に近づくときに形成する「おうし座β流星群」という昼間流星群の活動期です。 私が計算しなおしてみた結果、アッシャーの共鳴スウォーム中心は、1975年6月末には確かに図の T3 の近くで地球軌道と交差するあたりになっています。 ところが、(a)の1951年の11月上旬の ΔM は 35度にもなってしまい、スウォーム中心とはかなり離れているのです。 ちなみに、これも共鳴位置 T0（木星が J1 にいるとき）には全く近づかず、T3 に近いところです。

表2に各年のアッシャーの共鳴スウォームによる ΔM と私が求めた共鳴領域（T0）による ΔM を示します。両者の差は常に43度になります。

ΔM が ±30度で出現数の増加、±40度でやや増加とすると、表2 の太字のところが出現数増加となります。 1998年と 2008年は アッシャースウォームと T0 の両者ともに増加の範囲内なのですが、2001年や 2005年では食い違いが出ています。 Asher and Izumi (1998)では、アッシャーの共鳴スウォームの接近とおうし群の過去の出現状況が良くあっていることを示していますし、 2005年にも出現数と火球の増加が報告されています（Dubietis and Arlt 2006）から、確かにアッシャーの示す領域に流星物質が多いのでしょうが、 大変不思議なことです。なお、1974年には出現数や火球数の増加が見られていますが（Asher and Izumi 1998, Table1）、 この年のアッシャー ΔM は-42度で増加が見られるかどうかの限界、T0 の ΔM は 1度でまさに共鳴の中心付近です。

(2) アッシャーの共鳴スウォームは1ヶ所

7:2 の共鳴は、“:2”であるため、共鳴するところが2ヶ所できます。図の T0 と T2 の位置です（木星が J1 にいるとき）。 ところが、アッシャーの共鳴は1ヶ所しかありません。おうし群が大変古い流星群だとして、流星物質が共鳴領域に捕獲されていったのだとすると、 2ヶ所の共鳴領域の両方で流星数の増加が見られてよさそうです。もう一方の共鳴領域 （アッシャーの共鳴の反対側や私の求めた共鳴の反対側） の過去の出現状況をチェックすると、不思議なことに出現が多くなっていないようです。
共鳴の1ヶ所だけで流星物質の集中が見られるということは、その近傍に最近流星物質を供給した母天体があれば説明できます。 おうし群の母天体は2P/エンケ彗星とよく言われますが、エンケ彗星の現在の降交点は近日点付近で水星軌道に近いところですから、 エンケ彗星のダストが共鳴流星物質の供給源になっているとは考えにくいです。もしかしたらおうし群（北群･南群それぞれ）の母天体は別にあり、 意外に若い流星群という可能性も考えて観測や研究をする必要があるのではないかと考えています。

(3) 今後の観測の注目ポイント

1つは、アッシャーの ΔM の±40度以内だけにこだわらずに、観測データを積み重ねていく必要があるということです。 共鳴スウォームの中心はアッシャーが示した位置で良いのか？という点に関しては疑問があると思いますから、 2011、2012、2018年などはアッシャースウォームと T0 での違いがわかる重要な年です。もう1つは、 もう一方の共鳴領域（ΔM が±180度付近）での出現数の増加はないのか？という点です。2010、2013年などはこの点で注目です。 もちろん、平年の観測データも比較対象として重要です。

参考文献

Asher D. J. and Izumi K. (1998): “Meteor observations in Japan: new implications for a Taurid meteoroid swarm”, MNRAS 297, 23-27.
Dubietis A. and Arlt R. (2006): “Spectacular Taurid meteor shower in 2005”, WGN 34:1.

この研究は、日本流星研究会の天文回報の観測指針（2007年11月）で発表したものを一部書き直したものです。

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