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長寿命の恒星爆発は、これまでに見たことのない超新星の希望を燃やす


10億年前、宇宙の渦巻く闇の中で、銀河全体の輝きを覆い隠す怒りで何かが爆発しました.最終的に、その大変動からの光が地球に到達し、2016 年 11 月、欧州宇宙機関のガイア衛星で勇敢な人間のグループによって捉えられました。彼らは、大火が計り知れないほどエネルギッシュであるだけでなく、孤独な焚き火のように燃え続け、ゆっくりと暗くなっていくため、その輝きは始まってから何年も経った今でも見ることができることを発見しました.

これは典型的な超新星爆発ではなく、巨大な星の寿命の終わりの花火です。この出来事は、非常に巨大な星から発生したもので、質量は少なくとも私たち自身の太陽の 100 倍であり、その死は科学者がこれまでに見たものとはほとんど異なっていました。これほど大きな星は、初期の宇宙ではおそらくありふれたものでしたが、非常にまれになりました。その場所さえ奇妙でした。それは、矮小銀河の中心から 54,000 光年離れた場所に現れました。神秘的な閃光を見つけたいと思う場所からはほど遠い場所です。

この 8 月に The Astrophysical Journal で報告されたように 、この現象の驚くべき性質は、非常にとらえどころのない、まだ仮説的な恒星パイアの2つのタイプのうちの1つの有力な候補となっています.そして、爆発した超大質量星は、宇宙の初期の章に存在したはかない星の大きな代役となるため、この出来事は、天文学者が私たちの宇宙史の遠い昔の章をよりよく理解するのに役立つ可能性があります.

最初、SN 2016iet — 爆発が吹き替えられたもの — は超明るい超新星であると考えられていました。

しかし、このイベントは非常にエネルギッシュでした。ハーバード大学の天文学者であり、新しい研究の共著者であるエド・バーガーは、「私たちは、このものがなくなるのを待っていました。 「しかし、望遠鏡に行って再び観察するたびに、それはまだそこにあり、ゆっくりと消えていった.」

星の痙攣の論理からすれば、このような巨大な爆発は、同じような巨大な星から発生したに違いありません。超大質量星はまれです。彼らは猛烈に燃え、短命です。 「彼らは空で最も明るい星なので、有名人と同じように、私たちの注意を引く必要があります」と、イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の天体物理学者であるブライアン フィールズ氏は述べていますが、彼はこの研究には関与していません。

チームは、SN 2016iet が金属が不足している地域で発生したことを発見しました。これは、天文学者が水素またはヘリウムよりも重いすべての元素に対して使用する包括的な用語です。星の金属は、生涯にわたって多くの物質を放出するのに役立ちます。そのため、通常、寿命の終わりまでに、最初の質量よりも質量が小さくなります。金属を含まない星は物質を簡単に放出できず、超大質量のままになる傾向があります。

SN 2016iet を作ったスターは確かに一流でした。チームは恒星爆発のモデルを使用して、元の恒星が水素燃料を本格的に燃焼し始めたとき、太陽の 120 倍から 260 倍の質量であったと推定しています。

そのため、SN 2016iet は特別な機会になります。



初期の宇宙には、星がまだ金属を作っていなかったので、金属はほとんど含まれていませんでした。最初の冶金学者である原始星は、将来の世代の星、そして最終的には惑星を作るのに役立つ重元素を作りました。フィールズ氏によると、これらの初期の星は事実上「生命の最初の種」でした。それらはまた、「宇宙を照らし、暗黒時代を終わらせた最初のビーコンの 1 つでもありました」と彼は付け加えました。

それらはおそらく超大質量でもあったため、SN 2016iet を引き起こした星は、それらがどのように見え、どのように振る舞ったかのプレビューになります。カリフォルニア大学サンタクルーズ校の天体物理学者であるスタン・ウーズリー氏は、おそらく彼らは最初のブラックホールにも関与していたと述べています。これらの初期のブラック ホールは、今日銀河の中心部に存在するモンスターに成長した可能性があります。

星の大きさは、爆発がどのような光害であったかを正確に判断する上で大きな役割を果たします。これは、現在のところ理論上のみ存在する 2 種類の非常にエネルギッシュなイベントの 1 つである可能性があります。

私たちの太陽を含むすべての星は、重力バランス ゲームを行います。星自体の巨大な重力は、星を点に崩壊させようとしますが、星のコアにある熱核炉からのエネルギーが外向きの圧力を生成し、押し返します。

最も超大質量の星のいくつかでは、前述の炉が非常に高い温度で燃焼しているため、物質と反物質のペアが大量に作成されます。そうでなければ重力との戦いに貢献するはずのエネルギーの一部は、これらのペアの製造によって吸収されます.外向きの圧力は重力に追いつくことができず、重力が支配して星を収縮させます。

崩壊は大変動を引き起こします。星は非常に激しく収縮し、コアは非常に激しく燃焼するため、「1 つのパルスで、核の燃焼によって星が完全に吹き飛ばされます」と、これらの「対不安定超新星」の理論の開発に尽力したウースリー氏は述べています。それは「おそらく現代の宇宙で最も激しい熱核爆発です」と彼は言いました。爆発は非常に完全であるため、星全体が消滅し、ブラック ホールを形成するものは何も残されません。

星の総質量が小さくても、これらの厄介なペアからの干渉に十分な質量がある場合、星は収縮して燃焼しますが、引き裂かれるほど積極的にはなりません.星は跳ね返り、毎秒数千マイルで移動する物質の巨大な殻を宇宙に投棄します。このプロセスは時間とともに繰り返されます。新たに放出された砲弾が古い砲弾と衝突し、巨大な光のバーストが発生します。最終的に、大量の質量が失われるため、新しいペアの作成は星に大きな影響を与えず、古典的なブラック ホール形成シナリオで死にます。

これは「脈動対不安定超新星」として知られています。これらのいずれかを作るには、水素燃焼段階の元の星が少なくとも太陽の 90 倍の質量を持たなければならない、と Woosley 氏は述べた。全爆発対不安定性超新星には、水素燃焼段階での質量が 140 太陽質量の星が必要です。最小で 120 の太陽質量を持つ SN 2016iet は、これらのストーリーの 1 つに適合する可能性があります。 Berger は、SN 2016iet が残光を生成し続けるほど、星の質量の推定値が高くなると説明しました。

しかし、恒星の破滅のモデルはどちらも完全には適合しません。

このイベントには 2 つの明るさのピークがあり、これは物質の殻が衝突したことを表している可能性があります。しかしモデルによると、ピーク間の時間は 100 日ではなく、数世紀のタイムスケールである必要があります。さらに、これが脈動型であるとすれば、その事象はあまりにも長く明るすぎた. SN 2016iet はまた、最後の爆発のわずか 10 年前に大量の質量を放出した、と Berger 氏は述べています。質量が多すぎて、モデルに合わせるには遅すぎます。

もう 1 つの不可解な問題は、この爆発がホスト矮小銀河から 54,000 光年離れた場所でどのように発生したかということです。 「このような星は、どのようにして単独で効果的に形成できるのでしょうか?」バーガーは言った。

1 つの考えは、この出来事は銀河の中で起こったというものですが、現在は爆発の影響を受けているため見えないだけだと、ハーバード大学の大学院生で新しい研究の筆頭著者である Sebastian Gomez は述べています。チームは現在、由緒あるハッブル宇宙望遠鏡の助けを借りて捜索しています。

SN 2016iet の説明が難しい特徴により、2 つの可能性が存在します。 1 つ目は、対不安定超新星の理論モデルを調整して、観測結果と一致させる必要があることです。あるいは、このイベントはスターの死のタイプではありませんが、もしそうなら、「それは本当に複雑なものでなければならないでしょう」とゴメスは言いました、「または私たちが知らない何かです.」

チームは引き続き SN 2016iet を観察し、それが本当にいずれかのタイプの超新星であるかどうかを確認します。いずれにせよ、それはおそらく、それほど長くはほとんど見られないイベントになるでしょう。

フィールズ氏は、わずか 3 晩で空全体を見ることができる大型シノプティック サーベイ テレスコープが現在チリで建設中であると説明しました。準備が整うと、2022 年頃までに、科学者は「動くもの、ちらつくもの、フレアするもの、爆発するものすべてを見る」ことができるようになります。

スターゲイザーは、これまでの人類史上よりも多くの超新星を毎年発見するだろうと彼は言った。複雑な死を遂げたより野獣的な星も特定され、それらに対する私たちの理解は大きく飛躍するでしょう.

それまでは、これらの架空の巨大な星の死の探求が燃え続けています. 「私たちは、これらのものが存在しなければならないことを知っています」と Woosley 氏は言います。 「少なくとも、そうです。」



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