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星が死にゆく最後の瞬間、超新星爆発をリアルタイムで観測

2022.01.08 02:06

CNN.co.jp

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赤色超巨星が死期を迎え、ガスを噴出していることを表したイメージ画
赤色超巨星が死期を迎え、ガスを噴出していることを表したイメージ画/The Astrophysical Journal/Northwestern University

死期を迎えた巨大な恒星が超新星爆発を起こす現象が初めてリアルタイムで観測されたとして、米カリフォルニア大学などの研究者が6日の天文学会誌に研究結果を発表した。

観測を行った赤色巨星は地球から約1億2000万光年離れた銀河「NGC 5731」に位置していた。爆発前の質量は太陽の10倍もあった。

恒星が最後の輝きに包まれる前には激しい爆発が起きたり高温のガスが噴出したりすることもある。しかし今回の現象が観測されるまで、赤色巨星は比較的静かな状態が続いた後に大爆発して超新星になったり、崩壊して高密度の中性子星になったりすると考えられていた。

ところが今回の赤色巨星は研究チームが見守る中で、劇的な自己崩壊を起こしてII型超新星になった。巨大な質量をもつ恒星は、中心核の水素やヘリウムなどを燃焼し尽くして急速に崩壊し、激しい爆発を起こして死を迎える。

後に残るのは鉄のみだが、鉄は融合できないことから、恒星のエネルギーは尽きる。そうなると鉄が崩壊して超新星爆発が発生する。

論文の筆頭筆者で米カリフォルニア大学バークリー校の研究員、ウィン・ジェイコブソンガラン氏は今回の研究について「巨大な恒星が死ぬ直前に何が起きるのかを解明するうえで画期的」と位置づけ、「赤色巨星が超新星になる前の活動は、普通のII型超新星においてはこれまで観測されたことがなかった。我々は初めて赤色巨星の爆発を目の当たりにした」と報告している。

この恒星の異常な活動は、超新星になる130日前に観測された。ハワイのマウイ島にあるハワイ大学の望遠鏡が2020年夏、明るい放射線を検出。研究チームはハワイのマウナケア山にある天文台で観測を続け、この超新星を「2020tlf」と命名した。

観測の結果、爆発が起きた時点で恒星を取り巻く物質が存在していたことが判明。夏の間にこの恒星から激しく放出された明るいガスだった。

「まるで時限爆弾を見守っているようだった」と同大のラファエラ・マーガッティ准教授は言う。「我々はこれまで、死にゆく赤色巨星のこれほど激しい活動を確認したことがなかった。我々はこれが輝きを放ち、それから崩壊して燃え上がるのを見ていた」

こうした巨星では、死を迎える前に内部で急激な変化が起きてガスが激しく噴出することがある。

今回の観測は、ジェイコブソンガラン、マーガッティの両氏がノースウェスタン大学在籍中に行った。研究チームはハワイにある望遠鏡に遠隔操作でアクセスし、「巨大恒星が超新星爆発に姿を変える直接的な証拠」を提示した。

ジェイコブソンガラン氏は、今回のような現象をもっと観測することができれば、巨星の命が尽きる最後の瞬間に関する謎を解く手がかりになるとの期待を示している。

(この記事はCNN.co.jpからの転載です)


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