この宇宙岩石の奇妙な化学組成は超新星爆発から来たことを示唆している

この宇宙岩石の奇妙な化学組成は超新星爆発から来たことを示唆している

1996年、エジプト南西部のグレートサンドシーで宇宙から来た岩石が発見されました。この岩石は地球外の基準から見ても奇妙なもので、岩石の化学組成を研究している研究チームは、この岩石が超新星爆発、つまり恒星の激しい崩壊によって生じたのではないかと提唱しています。

この岩石は4世紀のエジプトの数学者にちなんでヒュパティアと名付けられました。研究チームは、この岩石の3グラムのサンプルに含まれる15種類の元素のパターンに基づき、ヒュパティアが私たちの恒星の近傍から遥か彼方からやって来て、遠方の恒星の爆発後に生じたガスと塵の残骸から出現したのではないかと推測しています。この研究は、学術誌「イカロス」に掲載されています。

研究者たちは、ヒュパティアはIa型超新星から生まれたと考えている。これらの超新星は、白色矮星(小さく密度の高い恒星の残骸)が、多くの場合は近隣の恒星から大量の物質を吸収し、爆発に至ることで発生する。この点が、Ia型超新星をII型超新星と区別する。II型超新星では、大きな恒星の中心核が崩壊し、大爆発を引き起こす。

「ある意味、我々は超新星Iaの爆発を『現場で』捉えたと言えるでしょう。爆発で生じたガス原子が周囲の塵の雲に巻き込まれ、それが最終的にヒュパティアの母天体を形成したからです」とヨハネスブルグ大学の地球化学者、ヤン・クレイマーズ氏は大学の発表で述べた。

発表によると、超新星爆発のガス原子と爆発を起こした塵が混ざり合い、数十億年前、太陽系の初期段階で固体の岩石を形成した可能性が高い。ヒュパティアの母岩は地球に突入し衝突した際に砕け散り、1996年に発見された破片が形成された。

ハッブルが観測したIa型超新星の残骸。
ハッブル宇宙望遠鏡が捉えたIa型超新星の残骸。写真:NASA、ESA、Y.-H. Chu(台北、中央研究院)

クレイマーズ氏は約10年にわたりヒュパティアを研究してきました。2013年には、岩石中のアルゴン同位体からヒュパティアの地球外起源であることが確認され、2015年と2018年の追跡調査では、ヒュパティアは既知の彗星や隕石由来でも、太陽系由来でもないことが示されました。研究チームは陽子マイクロプローブを用いてヒュパティアの元素組成を調べたところ、岩石中の元素組成から、ヒュパティアが天の川銀河腕部にある星間塵由来でもないことが判明しました。

ヒュパティアは、II型超新星や赤色巨星由来にしては鉄が多すぎた。そのため、研究者たちは、ヒュパティアのケイ素、硫黄、カルシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケルという特異な元素の組み合わせは、Ia型超新星によるものであると推測した。

しかし、アルミニウム、リン、塩素、カリウム、亜鉛、銅という6つの元素は、Ia型超新星爆発のモデル予測よりもはるかに多く存在していました。クレイマーズ氏は、ヒュパティアはこれらの元素を、最終的に爆発した白色矮星の前身である赤色巨星から受け継いだ可能性があると考えています。

この新たな研究は単なる調査研究であり、岩石の起源に関する研究者の仮説を検証するためには、ヒュパティアの元素の同位体分析をさらに行う必要がある。

続き:消えた超新星が16年後に再び出現する

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