爆発的なスター「デモリション・ダービー」が初めて観測される

チリのジェミニ南望遠鏡を使用している天文学者たちは、古代の銀河から来た巨大でエネルギーの高い爆発を発見した。この爆発は、科学者たちが長い間仮説を立ててきたが、これまで観測されたことのない「デモリション・ダービー」型の星の死によって引き起こされた可能性が高い。この激しい星の消滅は、6月22日にネイチャー・アストロノミー誌に掲載された研究で説明されている。

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星の死は、その質量に応じて、かなり予測可能な形で起こる。太陽やその他の比較的質量の小さい星は、年を取るにつれて外層が剥がれ落ち、最終的には白色矮星になる。より大きな星はより明るく燃え、超新星爆発でより早く死滅し、ブラックホールや中性子星のような超高密度の天体を生み出す。こうした種類の星の残骸が2つ連星系を形成すると、衝突する可能性がある。

この新しい研究は、少なくとも 49 年間仮説が立てられてきたものの、観測されていない可能性を指摘している。彼らが観測したガンマ線バースト (GRB) は、地球から約 30 億光年離れた、みずがめ座のすぐ近くで発生した。楕円形の銀河の中心にある巨大なブラックホールの近くの混沌とし​​た高密度環境内で、2 つのコンパクトな星 (おそらく中性子星) が衝突したことが原因である可能性がある。

研究チームは、これら二つの不運な星が、太陽とほぼ同じ質量を、都市ほどの大きさの球体に詰め込んでいたと考えている。

「この新しい結果は、星が宇宙の最も密度の高い領域で衝突して死を迎える可能性があることを示している」と、オランダのラドバウド大学の天文学者で研究の共著者でもあるアンドリュー・レバン氏は声明で述べた。「これは、星がどのように死ぬかを理解するのに、また、地球上で検出できる重力波を生み出す予期せぬ源は何かといった他の疑問に答えるのに、非常に興味深い」

このスターデモリションダービーイベントを主催する古代の銀河は、通常、星形成の最盛期をはるかに過ぎています。これらの銀河には、長距離 GRB の主な発生源となる巨大な星はほとんど、あるいはまったく存在しません。しかし、これらの銀河の中心には、ブラックホール、白色矮星、中性子星などの星や超高密度の恒星残骸が満ちています。

2019年10月19日、科学者たちは、NASAのニール・ゲーレルス・スウィフト天文台が60秒強続いた明るいガンマ線フラッシュの存在を検出した際に、チームが観測したような衝突が発生する可能性があることを初めて示唆した。ガンマ線バーストが2秒以上続く場合、それは長いとみなされる。これらのバーストは通常​​、太陽の10倍以上の質量を持つ恒星の超新星爆発時に見られるが、常に見られるわけではない。

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GRB の消えゆく残光を長期にわたって観測し、その起源についてさらに詳しく調べるため、研究チームはジェミニ南望遠鏡を使用した。その観測により、天文学者たちは GRB の正確な位置を、古代の銀河の核から 100 光年未満、また銀河の巨大なブラックホールのすぐ近くの領域に見つけることができた。

研究チームはまた、望遠鏡で観測された光に痕跡を残すような、対応する超新星の証拠も発見しなかった。

「その後の観測で、この爆発は巨大な恒星の崩壊ではなく、2つのコンパクトな天体の合体によって引き起こされた可能性が高いことがわかりました」とレバン氏は言う。「その場所が、以前に特定されていた古代の銀河の中心にあることを突き止めたことで、恒星が死を迎えるための新しい経路を示す、初めての魅力的な証拠が得られたのです。」

研究チームは、こうした恒星現象をさらに発見し、GRB の検出とそれに対応する重力波の検出を一致させたいと考えています。これら 2 つの現象を一致させることで、その真の性質についてさらに詳しく明らかになり、その起源を確認することさえできるでしょう。

「このようなガンマ線バーストの研究は、ガンマ線バーストの検出からジェミニのような望遠鏡による残光や距離の発見、そして電磁スペクトル全体にわたる観測による事象の詳細な分析まで、多くの施設が協力してこの分野がいかに進歩したかを示す素晴らしい例です」とレバン氏は語った。