天文学者たちは新しいタイプの超新星を確認した

アマチュア天文学者の板垣耕一氏は、2018年3月に宇宙を覗き込んでいるときに、異常な光を垣間見た。彼はすぐにその発見を報告し、他の天文学者たちに彼の疑いを裏付けるよう促した。彼は、わずか3100万光年離れたところで超新星を発見したのだ。

国際的な天文学者チームは、爆発が始まってからわずか3時間後に爆発中の星のデータ収集を開始することに成功した。数年にわたるデータ収集と分析を経て、チームは、科学者にSN 2018zdとして知られる2018年の超新星が、単なる超新星ではなく、理論化はされていたもののこれまで観測されたことのない、まったく新しいカテゴリーの爆発星、つまり電子捕獲型超新星であることを確認した。この研究結果は、 Nature Astronomyに掲載されている。

これまで、超新星には 2 つの種類しか知られていません。熱核超新星は、小型で低質量の白色矮星 (太陽の 8 倍未満の質量) が伴星から物質を引っ張り、爆発することで発生します。一方、鉄心崩壊型超新星は、太陽の 10 倍以上の質量を持つ大型の恒星が中心核の燃料をすべて燃やし、中心が崩壊してブラックホールまたは中性子星を形成することで発生します。

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東京大学の天文学者野本憲一氏は、1980年に、恒星が太陽の8～10倍の質量を持つ場合の爆発の理論を立て、3番目のタイプである電子捕獲型超新星を予測した。研究モデルに基づき、野本氏と他の天文学者は、電子捕獲型超新星の最も有力な候補は赤色巨星であると予測した。彼らの仮説によれば、赤色巨星は比較的小規模な爆発を引き起こす前に、その質量のほとんどを失うことになる。

天文学者たちはハッブル宇宙望遠鏡の画像を使ってSN 2018zdの起源を発見したが、それは古い赤色巨星であることが判明した。変容の前後の星を観察することで、チームはその独特の特徴が野本氏らが数十年前に予測したものと一致していることを確認した。

「私たちは『この奇妙なものは何だろう？』と自問することから始めました」と、カリフォルニア大学サンタバーバラ校およびラス・クンブレス天文台の大学院生で、研究リーダーの平松大地氏は声明で述べた。「その後、SN 2018zdのあらゆる側面を調べたところ、すべてが電子捕獲シナリオで説明できることが分かりました。」

SN 2018zd は、かに星雲の説明にも役立ちます。かに星雲は、天文学者たちが長い間、1054 年の電子捕獲型超新星の産物であると考えてきました。しかし、あまりにも昔の出来事であるため、確かめる方法がありませんでした。SN 2018zd は状況を一変させるものです。かに星雲のパターンと特徴と SN 2018zd が一致したことで、天文学者たちは、この星雲が電子捕獲型超新星の産物であるという説得力のある裏付けになっていると言います。

このタイプの星の爆発を初めて予測し、説明した野本氏は声明で「電子捕獲型超新星がついに発見されたことを非常に嬉しく思います」と述べた。さらに「これらの観測を得るために費やされた多大な努力に深く感謝します。これは観測と理論が組み合わさった素晴らしい例です」と付け加えた。