天文学者チームが、恒星の電子が中心核の他の元素に消費された後に形成されたと考えられる超新星を発見しました。この超新星は電子捕獲型超新星、つまり40年前に初めて提唱された恒星爆発の理論上のタイプであると考えられます。しかし、これは人類が記録したこのような稀な爆発の最初のものではないかもしれません。中国の天文学者が1054年7月4日に記録した有名な超新星も、電子捕獲型超新星だった可能性があると研究者らは述べています。
超新星は星の死の後に輝く残光であり、観測されているのは2種類だけです。今回の最新の観測が正しければ、3種類目の超新星が初めて記録されることになります。よく知られている2種類の超新星は、Ia型とII型です。Ia型は、小さく、冷たく、非常に高密度の星が別の星を周回してその寿命を終えて爆発するものです。II型は、質量の大きい星が燃料を使い果たして自滅するものです。研究チームは、Nature Astronomy誌に本日発表された論文で、最近発見された超新星SN 2018zdについて説明し、その条件がこれまで知られていた2種類の超新星の中間に位置し、理論上は3種類目であると述べています。
この星は、この種の爆発を引き起こすのにちょうど良い大きさでした。大きすぎず小さすぎず、まさに適切な大きさでした。「質量は、外殻を失って白色矮星になるほど軽くはなく、また、中心核で鉄と融合して通常の鉄核崩壊型超新星爆発を引き起こすほど重くもありません」と、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の天文学者で筆頭著者の平松大地氏はメールで述べています。「ネオンとマグネシウムが電子を捕獲して陽子を中性子に変換し、中心核の圧力を下げて電子捕獲型超新星爆発を引き起こすにはちょうど良い大きさです。」
言い換えれば、SN 2018zdは、その運命を決定づけるゴルディロックス星質量を持っていたと言えるでしょう。天文学者たちは、電子捕獲型超新星には6つの特定の特性があると予想していますが、SN 2018zdはその6つすべてを備えています。これらの特性には、超新星の化学組成、質量、放射能といった特定の特性が含まれます。この研究は、2023年までに数百個の超新星を研究することを目的としたグローバル・スーパーノヴァ・プロジェクトの一環として、ラス・クンブレス天文台で行われました。
重要なのは、このような電子捕獲型超新星が人類によって観測されたのは今回が初めてではないということです。1054年7月4日、中国の天文学者たちは、3週間以上にわたり昼間でも見えるほど明るい恒星を空に観測しました。彼らは、地球から6,500光年以上離れた巨大超新星の残骸である、現在「かに星雲」と呼ばれているものの誕生を目撃したのです。平松氏によると、他の研究者たちは、かに星雲が電子捕獲型超新星ではないかと示唆していました。その理由は、この超新星残骸の特異な特徴、すなわち、エネルギーがそれほど高くなく、放出する質量も少なく、化学組成が一般的ではなく、超新星の放出物が高密度のガスに覆われているという点です。これらの特徴はすべてSN 2018zdと類似しています。
「新しい天体を発見した時の比喩として、『ロゼッタストーン』という言葉があまりにも頻繁に使われています」と、UCSBの天文学者で共著者のアンドリュー・ハウエル氏はUCSBのプレスリリースで述べています。「しかし、今回の場合はまさにその言葉がふさわしいと思います。この超新星は文字通り、世界中の文化に残る1000年前の記録を解読するのに役立っています。…その過程で、中性子星がどのように作られるのか、極限状態の星がどのように誕生し、どのように死ぬのか、そして私たちを構成する元素がどのように生成され、宇宙に散らばるのかなど、基礎物理学について教えてくれるのです。」
「40年前、私と同僚たちはこの電子捕獲型超新星の存在と、かに星雲との関連性を予測していましたが、ついに発見されたことを大変嬉しく思います」と、このタイプの超新星が存在する可能性を初めて示唆した、東京大学カブリ物理数学研究所の野本健研究員は、同じ発表の中で述べています。「これらの観測結果を得るために尽力された多大な努力に深く感謝いたします。これは観測と理論の融合が見事に奏功した素晴らしい事例です。」
SN 2018zdは、おそらく最後に発見された電子捕獲型超新星ではないだろう。超新星主要プロジェクトの科学者たちは、これらの残存構造の研究を続けており、今後も恒星に新たな奇妙な現象が発見されるだろう。
続き：天文学者、史上最も明るい中性子星を発見
