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フラッシュの後:超新星残骸の探索

星のライフ サイクルは 2 つの方法のいずれかで終了する可能性があります。私たちの太陽のような低質量の星は、外側の層を脱ぎ捨て、最終的に白色矮星になる前に、赤色巨星に膨張し、軌道に近い惑星を消費します.大質量星は、中性子星またはブラック ホールに崩壊する前に、爆発して超新星になることがあります。夜空に輝くあの閃光の後に何が残る?超新星残骸を調べて、巨大な星が死んだ後に何が残るか見てみましょう。

超新星残骸の種類

超新星残骸には、爆発の威力と、新星が消えた後に残るものに応じて、3 つの異なるタイプがあります。

砲弾型超新星残骸

シェルタイプの超新星残骸は、残骸の放射線のほとんどを放出するコアの外側に衝撃を受けた物質のシェルを維持します。観察者には、このシェルは明るいリングのように見えます。殻型超新星残骸の最も有名な例は、その名前を共有する星座にあるカシオペア A です。環と付随する雲は拡大を続けており、現在では差し渡し約 10 光年です。

カニ型超新星残骸

カニ型の超新星残骸の中心にはパルサーがあり、中性子星は回転しながら複数のエネルギーの閃光を放ちます。これらの砲弾は、パルサーの周りの静的なリングにとどまるのではなく、絶えず拡張します。かに星雲は、かに型の超新星残骸の最も有名な例の 1 つです。

混合形態の超新星残骸

超新星残骸には、電波シェルとパルサー風星雲の両方が含まれる場合があります。それらは主に、コア超新星の残骸ではなく、収集された星間物質から形成された熱X線によって識別されます。

ボーナス:超新星残党

通常、超新星とは見なされませんが、極超新星またはコラプサーは、太陽の 30 倍の大きさの巨大な星を待ち受けていることがよくあります。これらの星はしばしば崩壊して回転するブラック ホールになり、その中心から出てくる一対のエネルギー ジェットによってマークされます。このブラック ホールは通常、降着円盤のために目に見えます。

超新星残骸の段階

星の死と超新星残骸星雲の形成の間に何が起こるか.超新星残骸は 5 つの段階を経て移動し、1 つの段階から次の段階に移動するのに数百年または数千年かかります。

最初は、超新星から放出された質量が宇宙に移動する自由膨張段階です。星間物質でその重量が集まるまで、外側に移動し続けます。この段階は、周囲の星間物質の濃度によって異なりますが、数百年かかる場合があります。

次に、断熱相またはセドフ・テイラー相が始まります。ここでは、噴出物が星間物質と混合するときにいくつかの不安定性が生じます。時間が経つにつれて、これはレムナントシェル内の磁場を構築および強化するように機能します.この段階には 10,000 年から 20,000 年かかります。

ステージ 3 と 4 は冷却フェーズです。まず、シェルが冷えます。そうするにつれて、厚さがパーセク未満に収縮し、超高密度の外装が作成されます。この時点で、シェルの内部はまだ数百万ケルビンを記録しています。

シェルが膨張し続けると、コアが冷え始める可能性があります。第 4 段階は、コアが 20,000 ケルビンを下回ると発生します。この冷却により、自由浮遊電子が再結合し、残骸を取り囲む銀河の進化に不可欠な重元素が形成されます。

最後に、その膨張の終わりに向かって、星雲は周囲の星間物質と合体します。

宇宙線の源?

天文学者は銀河宇宙線を「ほぼ光速で宇宙を移動する高エネルギーの陽子と原子核の集まり」と表現しています。それらは、生きている星や超新星から発生する可能性があります。超新星を示す大規模な爆発も、これらの銀河宇宙線の重要な発生源と考えられています。ビクター・ヘスは 1912 年に初めて宇宙線を発見し、後にノーベル物理学賞を受賞しました。

1949 年、エンリコ フェルミは、宇宙線が星間物質と衝突するときの加速を追跡するモデルを作成しました。これは、後に 2 次フェルミ機構として知られています。この過程で、粒子の正面衝突により、各粒子に含まれるエネルギーが増加します。粒子が衝突を経験すればするほど、より多くのエネルギーが収集され、一次フェルミ機構と呼ばれます。

超新星残骸は、これらの粒子を過給するのに十分なエネルギーの衝撃波面を放出し、超高エネルギーの宇宙線を生成します。

フェルミの仮説は科学界で広く受け入れられていますが、まだ確認されていないことに注意することが重要です。私たちはこれらの概念を理論的に理解していますが、既知の宇宙についてはまだ学んでいないことがたくさんあります。

JWST でより鮮明な画像を描く

現代で肉眼で見える最初の超新星は 1987 年に発生し、太陽 1 億個よりも明るい数か月にわたって燃え続けました。 SN 1987A は、天文学者に超新星の発生を研究するユニークな機会を与えましたが、瀕死の星自体は地球から約 167,000 光年離れていました。問題の星はサンドゥリーク -69 202 で、太陽の約 20 倍の大きさの青い超巨星です。最初の光のバーストが消えると、科学者たちは SN1987A に何が起こったのか疑問に思いました。収縮して中性子星になったのか、それとも崩壊してブラック ホールになったのか?

2021 年末に打ち上げられるジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡によって、この宇宙の様子を詳しく見ることができると期待されています。天文学者は、破滅的な死の前に星が放出した物質の殻を爆風がすでに追い越した可能性があるため、JWSTを使用して何が残っているかを調べたいと考えています.

科学者たちは、SN 1987A が中性子星を残したと考えていますが、35 年間探し続けてきました。願わくば、JWST が、巨大な青い超巨星が残したものをより明確に描くのに役立つことを願っています。

過去を振り返り、将来を見据える

超新星残骸は、数十億年の寿命の終わりを告げる夜空での明るい閃光以上のものです。それらは、銀河の進化に不可欠な宇宙線を放出し、惑星や新しい星の誕生にさえ貢献する可能性があります.星が死ぬことを考えるのは悲しいことですが、星が残したものは、私たちが故郷と呼ぶ宇宙についての私たちの理解に影響を与える可能性があります。


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