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ダークエネルギーカメラが捉えた古代の超新星の残骸

超新星の最初の記録は、185年の中国の占星術師によるものだ。その記録によると、「客星」が約8カ月間、空を照らしたという。それが超新星であったことが、現在ではわかっている。

そして残っているのはRCW 86と名付けられたデブリのリングだけだ。天文学者は、DECam(ダークエネルギーカメラ)を使って、デブリのリングと超新星の余波を調べた。

中国の占星術師たちは、『後漢書』(中国では『后漢集』と呼ぶ)にSN185を記録した。古代の天文学的な記録には不確実性がつきものだが、『後漢書』の場合は、その出来事から200年後に書かれたという事実が、不確実性を増幅させている。古代ローマ人も超新星爆発を記録していたかもしれないが、その確証はない。

古代の天体記録は、超新星と彗星を混同しているため、不確かなこともある。しかし、『後漢書』には客星が動いたという記録はなく、また中国人が記録した位置は、超新星からのデブリリングであるRCW86の位置と一致している。現代の天文学者は、『後漢書』がSN185を記録したことを確信している。特に、現代のハイテクを駆使した観測がそれを裏付けるからだ。

940px RCW 86
この超新星残骸「RCW 86」の画像は、スピッツァー、WISE、チャンドラによる合成画像だ。1800年の時を経てリングの形ははっきりしなくなったが、その位置は『後漢書』に記されたSN185の位置と一致する (Credit: By NASA/JPL-Caltech/UCLA – WISE, Public Domain)

SN185は、8,000光年以上離れた、我々の最も近い恒星の隣人であるケンタウルス座アルファ星の大まかな方向で爆発した。この天体は、超新星爆発という自然界で最も過酷な出来事の余波を観測することができるため、非常に魅力的な天体だ。RCW86は、SN185の残骸で、ガスと塵のリングのような形が崩れてきている。SN185は1a型超新星で、他のタイプの超新星とは異なり、膨張して消滅する破片のリング以外には何も残さない。

しかし、天文学者は最初、そのすべてを知らなかった。彼らはそれをすべて把握しなければならず、RCW86はその大きさゆえに誤解を招いたのだ。

その大きさから、天文学者はSN185がコアコラプス型超新星であると考えた。このタイプの超新星は、現在のような残骸を形成するのに約1万年かかると言われている。しかし、RCW86がSN185と関連しているかどうかは、まだはっきりしていない。その時期は8,000年以上もずれていたのだ。

RCW86 detail
この拡大画像では、広視野のDECam画像のディテールの一部を見ることができる。 (Credit: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), J. Miller (Gemini Observatory/NSF’s NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF’s NOIRLab))

そして2006年、RCW 86の背後には極めて高い膨張速度があり、SN185と時間的に関連していることを意味する研究が発表された。この研究は、X線観測に基づいている。その結果、膨張している殻の一部に、熱X線と放射光X線の両方が混在する特異な現象が見られたのだ。熱線は熱によって発生するもので、放射光は運動によって発生するものだ。放射光X線は、荷電粒子が相対論的な速度で移動しないと発生しないので、放射光X線が存在することは、殻の中の速度がかなり高いことを意味している。

今回の研究では、RCW 86の年齢が約2,000歳に修正され、SN185とぴったり一致することになった。最後に、2006年の論文の著者は、「我々は、導き出された衝撃速度が、RCW 86がSN 185の残骸であるというケースを強化することを示す」と書いている。

しかし、それだけではRCW86が急速に拡大している理由は説明出来なかった。再び、X線データが説明につながったのだ。X線観測では、残骸の殻に予想以上の鉄分が含まれていることがわかった。1a型超新星は、その物理的性質から鉄を過剰に生成する。実際、私たちの血液や地球そのものに含まれる鉄の3分の2は、1a型超新星によって生み出されたものだ。1a型超新星は鉄の増加を説明でき、RCW 86は急速に膨張していることから、天文学者はこれがSN 185の残骸であると判断した。

1a型超新星は、白色矮星と、白色矮星から巨星までの連星で構成されている。2つが接近すると、白色矮星は伴星から物質を吸い上げる。白色矮星の圧力と温度は上昇し、白色矮星は高速で物質を放出するようになる。この物質が、RCS86と呼ばれる膨張する殻の一部を形成している。

Supernova type 1a
Ia型超新星では、白色矮星(左)が伴星から物質を吸い上げ、質量が限界に達して崩壊し、爆発する。 (Credit: NASA)

しかし、膨張と冷却を繰り返す主系列星とは異なり、白色矮星は最終的に爆発するまで高温になり続ける。その結果、白色矮星の周囲に空っぽの殻ができ、そこに超新星爆発でできた物質が入り込み、膨張した。その結果、1800年後には、現在のようなボロボロで寝たきりのデブリの輪ができたのだ。

もちろん、古代人はこのようなことを全く知らなかった。彼らはただ、空に輝く光を目撃し、それが8カ月間輝き続けた後、消えてしまったのだ。それが一般の人々にどんな影響を与えたかは、誰にもわからない。

現代の天文学と古代人が見たものが交わるのは、とても興味深いことだ。まるで、過去と未来の一方通行の会話のようなものだ。SN 185/RCW 86は、まさにその一例だ。

2021年の研究では、オーロラに関する3,000年分の記録について古代文献を調べ、地球の磁気圏の経年変化を理解するのに役立てた。2018年の論文では、3,700年前の死海上の流星爆発が聖書のソドムの物語を説明できることが示された。他にもたくさんの事例がある。

現代の観測能力のおかげで、超新星などの複雑な物理を解きほぐし、詳細に理解することができるようになった。ダークエネルギーカメラの広角画像は、私たちがそれらを容易に関連付けることができるようにする。その余波は、興味をそそるディテールで私たちのスクリーンに広がっている。

さらに深く知りたい方は、NOIRLabのホームページからフルサイズの.tifをダウンロードしてみて欲しい。


Source


この記事は、EVAN GOUGH氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

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masapoco

TEXAL管理人。中学生の時にWindows95を使っていたくらいの年齢。大学では物理を専攻していたこともあり、物理・宇宙関係の話題が得意だが、テクノロジー関係の話題も大好き。最近は半導体関連に特に興味あり。アニメ・ゲーム・文学も好き。最近の推しは、アニメ『サマータイムレンダ』

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