要約:
約 850 年前に爆発した星の残骸は、超新星爆発に対する人々の伝統的な理解を疑問視しています。国際研究チームは、ジェミニ北望遠鏡を使用してこれまでで最も鮮明な観測画像を取得し、有名な超新星残骸である Pa 30 の内部にこれまで未解決のガス構造が多数隠れていることを発見しました。さらに驚くべきことは、爆発を引き起こした星は完全には破壊されず、今日まで生き残っていたことです。
Pa 30 は地球から約 7,500 光年離れています。その外周はタンポポに似た放射状を呈しており、古くから天文学者の注目を集めてきました。このターゲットは、2013 年に市民科学者によって最初に発見されました。その後、天文学者は、それが西暦 1181 年に記録された超新星爆発に関連していると判断しました。この天文現象は、中国、日本、アラブ地域の天文学者によって独自に記録されました。この確認により、Pa 30 は、望遠鏡の発明以前に明確に記録され、最終的に対応する残骸が発見されたわずか 5 つの歴史的な超新星のうちの 1 つになります。
この研究は、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのティム・カニンガム氏とオーストリア科学技術研究所 (ISTA) 助教授のイラリア・カイアッツォ氏が共同で主導し、結果は天体物理学ジャーナルに掲載されました。
研究チームは、ハワイのマウナケアにあるジェミニ北望遠鏡を使用して、Pa 30 の高解像度観測を実施しました。イオン化した硫黄と二重イオン化した酸素が発する光の特定の波長を分析することで、研究者らは遺跡の内部構造を前例のない精度で観察することができました。
結果は、新しい画像では、以前に観察されたものよりも約 10 倍の数のフィラメント状のガス構造が明らかになることを示しています。これらの構造は、滑らかで連続した流れではなく、糸に巻かれた真珠のように、大きく密に詰まったガスの結び目で構成されています。
カイアッツォ氏は、Pa 30 は地球に比較的近いため、科学者はこのような豊富な詳細を見ることができると述べました。彼女は、それぞれのガスノットの規模は非常に大きく、太陽から海王星の軌道に至る太陽系の領域でさえ、10個以上のガスノットを容易に収容できると指摘しました。これらのガスノットの形状とサイズの一貫性は特に驚くべきことです。研究チームは今後、理論モデルを通じてその形成メカニズムを解明したいと考えている。
研究では、遺物の中心に位置する星が、Iax 型超新星爆発の後に生き残った「ゾンビ星」であることも確認されました。
Iax 型超新星は、非常にまれな不完全な爆発現象です。星を完全に破壊する従来の超新星とは異なり、このタイプの爆発では核が残ります。 Pa 30 は現在、天の川銀河で唯一知られている Iax 型超新星残骸です。科学者たちは他の銀河でも同様の天体を発見しているが、生き残った星が直接観測されたのはPa 30だけである。
これまでの研究では、Pa 30 は 2 つの白色矮星の衝突によって形成された可能性があると考えられていました。白色矮星は進化した星の高密度の残骸で、体積は地球ほどの大きさですが、質量は非常に大きくなります。 2 つの白色矮星が衝突すると、まれな Iax 型超新星爆発を引き起こす可能性があります。
多くの超新星現象では、爆発が完全に対称ではないため、生き残った天体は通常「反動」のような速度を得て、爆発の中心から激しく押しのけられます。しかし、研究チームは、Pa 30 に残っている星が星雲のほぼ中心に位置しており、横方向の運動速度が非常に遅いことを発見しました。
カイアッツォ氏は、物理学における運動量の保存とは、爆発プロセスが高度に対称的である場合、放出された物質も対称的な分布を維持するはずであり、残った星は大きな反動速度を獲得しないことを意味すると説明しました。研究チームの測定によれば、星の横速度の上限は非常に小さく、爆発現場から離れるのがほとんど見えなかった。
この発見は、Iax 型超新星がどのように形成されるかを理解するための重要な手がかりを提供します。
Iax 型超新星はまれですが、研究者らは、天の川銀河にはそのような遺物がさらに多く隠されている可能性があると考えています。カニンガム氏は、人類が恒星の爆発現象を確実に記録してきた歴史はわずか約1000年であり、まだ発見されていない、天の川の奥深くの暗い領域に隠されているだけの同様の物体が多数存在する可能性を排除することはできないと指摘した。
彼は、このような特別な天体を現在研究できるのは科学者にとって非常に幸運であると述べました。なぜなら、この爆発は歴史的な時期に起こっただけでなく、複数の文明からの独立した観測記録を残し、現代の天文学に貴重な時間座標を提供するからです。
研究チームは、新世代の大型望遠鏡が実用化され続けるにつれて、人類はより多くの同様の「ゾンビ星」系を発見することが期待されると考えています。同時に、Pa 30 はそのような物体を識別するための重要な参考サンプルにもなります。
Pa 30 には、均一性の高い構造をもつガスノットがどのように形成されるのかなど、現時点ではまだ解明されていない謎が多く残されています。研究者らは、将来的にはより詳細な観測とビッグデータ分析を利用して、天の川銀河や近くの銀河にある候補ターゲットをスクリーニングしたいと考えている。
カニンガム氏は、現代の天文学はビッグデータの時代に入っており、Pa 30が示す独特の特徴は、研究者が膨大な観測データからより類似した遺物を見つけるのに役立つだろうと述べた。
Caiazzo 氏は、観測距離が長くなると、天体の信号が弱くなり、解決するのが難しくなると指摘しました。 Iax 型超新星は遠方の銀河でも検出できますが、その残骸の構造は未解明であることがよくあります。したがって、Pa 30 のような比較的近くにあり、保存状態が良好なターゲットは特に貴重です。研究チームは今後、Pa 30のユニークな特性を利用して、天の川銀河や周囲の銀河で爆発したものの生き残った星をさらに探し続ける予定だ。
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