科学者たちは爆発からわずか数時間後に超新星を発見した

派手に消えていくという話です。太陽の約 10 倍の質量を持つ星は、超新星と呼ばれる巨大な爆発で死ぬ傾向があります。

科学者たちは、これらの恒星が寿命の終わり近くに爆発する理由や仕組みをまだ解明していないが、最近観測された6時間後に発生した超新星（観測史上最も若いもの）によって、恒星の最後の瞬間が明らかになりつつある。この結果は月曜日にネイチャー・フィジックス誌に掲載された。

新星になる

恒星は本質的に核融合炉です。若い恒星は、核内で水素をヘリウムなどのより重い元素と結合します。恒星が老化するにつれて、核融合によりますます重い元素が生成され、鉄の核が形成されます。恒星の水素燃料がなくなり、核がどんどん重くなると、恒星は崩壊し、II 型超新星と呼ばれる現象を引き起こします。

しかし、最後の瞬間に何が起こるのかは謎のままだ。なぜなら、死の苦しみに陥った星々を見るのは珍しいからだ。「統計的に、現在、我々の銀河系には爆発まであと12025日という星は1つも存在しない可能性が高い」と天体物理学者ノルベルト・ランガーは、新たな超新星観測についての解説で書いている。

科学者たちは、いくつかの稀なタイプの超新星では、恒星が崩壊する前にガス状物質を外層に噴出させることを発見した。しかし、このプロセスがより一般的なタイプの超新星で正常であるかどうかは明らかではない。科学者が爆発した恒星を発見する頃には、通常、超新星は数日経過している。その頃には、爆発によって外殻物質と、そこに含まれていた手がかりがすべて吹き飛ばされている。

超新星が誕生

2013 年 10 月 6 日、カリフォルニア州の中間パロマートランジェントファクトリー (iPTF) の自動天体観測により、爆発からわずか 3 時間後に、近くの銀河にある 1 億 6000 万光年離れた SN 2013fs が検出されました。最初の検出から数時間以内に、他の天文台の科学者たちは生まれたばかりの超新星を研究するまれな機会に飛びつき、爆発する星に望遠鏡を向けてその放射を測定しました。

彼らの観測により、この星は赤色超巨星であり、II型超新星は最大時速約224,000マイルで外側に爆発したことがわかった。

また、爆発前には、恒星が燃え尽きる前の1年間に放出した物質の円盤に囲まれていたことも発見した。この結果は、最も一般的なタイプの超新星で、爆発する恒星の約50％を占めるII型超新星が、爆発前にこれらのガスの殻を形成することを裏付けている。

「まるで星が自分の寿命がもうすぐ終わることを『知って』いて、最後の息を吐くときに物質を速い速度で吹き出しているかのようだ」と、イスラエルのワイツマン科学研究所の天体物理学者で研究の共著者であるオフェル・ヤロン氏は言う。

衝撃波が星から爆発すると、ガス殻内の物質がイオン化され、地球上の機器で赤色超巨星の周囲を観測できるようになった。スペクトルから、その内容物に酸素 VI が含まれていることが明らかになった。これは、超新星のスペクトルではこれまで検出されていなかった、高度にイオン化された酸素の状態だとヤロン氏は言う。「これは、この現象が極めて若く高温だったときに捉えられたからです。」

研究者たちは、星が最後の数日間に大量の物質を噴出し、中心核の崩壊前に質量が急速に減少したと考えている。研究者たちは、この大量放出が星を不安定にし、中心核の崩壊と超新星爆発につながるのではないかと疑っている。これは、爆発する星の構造が物理学者がこれまで想定していたものとは異なることを意味する。しかし、研究者たちは、なぜ星が最後の数日から数年間にこれほど多くの質量を失ったのかをまだ説明しようとしている。

将来の望遠鏡が役に立つかもしれない。今年後半に iPTF に取って代わる予定のツビッキー トランジェント ファクトリーは、以前のものより約 10 倍広い範囲の夜空を観測できる。また、ワイツマン研究所とカリフォルニア工科大学が提案する ULTRASAT と呼ばれる宇宙望遠鏡は、爆発からわずか数分後に超新星の最初の紫外線信号を捉えることを目指している。このミッションが支援されれば、「超新星の探査と研究のまったく新しい段階が明らかになるだろう」とヤロン氏は言う。