これはまったく新しいタイプの超新星かもしれない

新しい研究の著者らは、恒星とブラックホールまたは中性子星の合体によって引き起こされた珍しいタイプの超新星を検出した可能性があると考えている。この特定の超新星は、2つの天体の合体によりその早期の死が引き起こされた可能性がある点でユニークである。この現象は理論化されてはいるものの、実際に目撃されたことはない。

この超新星は異常に強い電波を発しており、研究者たちはこれを、おそらく2つの天体の合体により、爆発前に恒星が周囲の空間に質量の一部を放出した証拠だと考えた。その後、劇的な終焉の真っ只中に、恒星の残骸がこの漂う恒星物質と衝突し、電波を生成した。

通常、恒星は、恒星内部の条件の変化によって「重力崩壊から中心核を維持している圧力サポート」が失われると超新星爆発を起こす、とカリフォルニア大学バークレー校の天体物理学者で、今回の研究には関わっていないデビッド・バータニアン氏は言う。

恒星は主に、エネルギーを得るために水素をヘリウムに融合します。しかし、水素が枯渇すると、ヘリウムの融合が始まり、より重い元素へと進んでいきます。大きな恒星は、燃料として使用できる元素を使い果たすと、中心核が内側に崩壊し、超新星と呼ばれる大爆発を起こします。その結果、超高密度の物体、つまり中性子星またはブラックホールが残ります。

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大きな星は鉄の融合が始まってすぐに新星爆発を起こしますが、これは星にエネルギーを返しません。しかし、小さな星の場合、これは「酸素、マグネシウム、ネオンなどのより軽い元素」を燃焼するときに起こる可能性があるとヴァルタニアン氏は言います。

星が爆発すると、さまざまな波長の光に膨大なエネルギーが放出される。超新星爆発の際、「爆発した星1つが100億個の星よりも明るく輝きます。これは驚くべきことです」と、台湾の台北にある中央研究院で超新星を研究する天体物理学者ケン・チェン氏は言う。チェン氏もこの研究には関わっていない。

サイエンス誌に掲載されたこの研究は、研究チームが超大型干渉電波望遠鏡のカタログから得た電波信号を調べたものである。信号は連星系の超新星爆発を示しているようで、その連星系には爆発のわずか数百年前に自身の質量の雲を放出した恒星が含まれている。これは恒星の一生の中では非常に短い期間だとヴァルタニアン氏は言う。そのため、その「狭い期間」が「この天体を非常にユニークなものにした」のだと同氏は言う。爆発の直前に放出が起こっていることは、合体が発生した可能性があることを示唆している。

研究チームは、同じ空域に現れた保存されたX線信号によっても、自分たちの発見を裏付けた。この信号は、国際宇宙ステーションの全天X線画像モニター（MAXI）と呼ばれる機器によって記録された。

これは、そこで超新星が実際に発生したという説得力のある証拠となるが、合体によって超新星のプロセスが具体的にどのように加速されるかという重要な疑問については、依然として不確実な点が多いとヴァルタニアン氏は言う。

彼は、この恒星の中心核の崩壊は合体によって引き起こされた可能性があると考えているが、論文の著者らが認めている別の説明、つまり連星質量相互作用、つまり恒星間の質量交換に傾いている。

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2 つの恒星が互いの周りを回っているとき (連星系と呼ばれる)、一方の恒星の質量がもう一方の恒星に引き離されることがあります。ただし、その質量のすべてがもう一方の恒星に届くとは限りません。この超新星がそうだったとしたら、爆発直前の質量放出は単なる偶然だった可能性があります。たとえ合体によるものでなくても、漂流する物質が研究チームが検出した電波信号の原因となるでしょう。しかし、質量移動自体が恒星の中心核を破壊し、超新星爆発を引き起こした可能性もあると、ヴァルタニアン氏は言います。

チェン氏はまた、漂流する物質とその結果生じた奇妙な電波信号の原因が合体であるとは完全には確信していない。しかし、この発見自体は非常にユニークで素晴らしいと同氏は言う。

たとえこの超新星が合体によって生じたものでなかったとしても、この研究は合体に関する他の興味深い研究のきっかけになる可能性があるとチェン氏は説明する。重力波天文学の分野が急成長しているおかげで、こうした天体の合体に関する研究はますます重要になってきている。中性子星とブラックホールの合体は重力波の最大の発生源である。

超新星は死にゆく星かもしれないが、その残骸は新しい世代の星に取り込まれ、地球や月を構成する元素など、生命に必要な多くの元素を作り出す、とチェン氏は言う。超新星は「破壊するだけでなく、創造もする」のだ。