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太陽の数千億倍の明るさを誇る全く新しいタイプの宇宙の大爆発が見つかった

宇宙で最も壮大で、最も明るい現象の1つである超新星をも凌駕する、極めて稀で非常に明るい宇宙規模の大爆発が、今回発見された。その明るさはなんと、太陽数千億個の光量と同程度のことで、その規模が如何に膨大な物であるか想像すら出来ないレベルの物だ。

超新星とは、大質量星のライフサイクルの最終段階で起こる、まばゆいばかりの星の爆発である。宇宙で最もエネルギッシュな現象のひとつである超新星は、その爆発の間、恒星が銀河系全体を束の間凌駕するほどの輝きを放ち、太陽が一生の間に放出するエネルギーと同じだけのエネルギーを数秒のうちに放出することもある。

だが今回発見された大爆発は、それさえも凌駕するほど非常に強力で、数千億個の太陽に匹敵する明るさを生み出しているのだ。

クイーンズ大学ベルファストの天文学者たちは、この恒星爆発はまったく新しいクラスの宇宙現象である可能性があると述べている。

「私たちは10年以上、最も強力な宇宙爆発を探し求めてきましたが、これはこれまで見た中で最も明るいもののひとつです」とクイーンズ大学数学物理学部のMatt Nicoll氏はプレスリリースで述べている。

最も明るい宇宙イベント

ハワイ、チリ、南アフリカに分布するロボット望遠鏡のATLASネットワークが、AT2022aedmと名付けられたこの爆発を最初に検出した。この巨大なネットワークは、毎晩、可視天空全体をスキャンして、一過性の天体、つまり、すぐに明るさが変化する天体を探している。

最初の検出後すぐに、チームはチリのニューテクノロジー望遠鏡と世界中の強力な天文台を使って追加観測を行った。

広範な観測の結果、この爆発が他の既知の超新星爆発とはまったく異なるものであることが確認された。

また、その後の観測データから、この爆発が予想よりも比較的早く減衰し、冷却したことも明らかになった。

Nicoll氏は、「通常、非常に明るい超新星であれば、1ヶ月以内にピーク時の明るさの半分程度まで減衰します。同じ時間で、AT2022aedmはピークの1%未満まで衰えました」と、この現象の特異性を説明する。

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ヨーロッパ南天天文台の新技術望遠鏡による画像。爆発が起きた遠方の赤い銀河(中央)を示す。爆発地点は黄色の十字で示されている。(Credit: M. Nicholl)

この恒星の爆発が起こった場所も予想外だった。

「我々のデータは、この現象が20億光年離れた巨大な赤い銀河で起こったことを示しています。これらの銀河には、太陽のような星が何十億個もありますが、超新星爆発を起こすような大きな星はないはずです」と、クイーンズ大学のShubham Srivastav博士は付け加えた。

これまでとは異なるクラスの爆発

AT2022aedmのために集められた包括的なデータセットは、これらが新しいタイプの宇宙現象であることを示している。

Nicoll氏は言う。「我々が得た精巧なデータセットは、これが別の超新星であることを否定しています。ブラックホールが恒星に衝突したというのが最も妥当な説明です」。

「我々はこの新しい天体を “ルミナスファストクーラー(Luminous Fast Coolers)”あるいはLFCと名付けました。これは、その明るさと、減光と冷却の速さに関係しています」と、Nicoll氏は付け加えた。

これまで検出された中で最も明るい爆発が確認された後、研究者たちは過去に起こった可能性のある同じような種類の現象を見つけるためにアーカイブデータを検索した。

驚いたことに、今回新たに検出されたものと似た性質を持つ宇宙現象は2つしかなかった。これらは、それぞれ2009年と2020年に実施されたROTSEとZTFサーベイによって検出された。

この新たな発見は、このような爆発をより多く特定し、分析すること、そして何がこのように発光する原因なのかを解明することで、宇宙研究の全く新しい分野を切り開いた。

「もしLFCがもっと見つかれば、特にもっと局所的な宇宙で見つかれば、このシナリオを検証することができるだろう。高密度の星団では衝突が起こりやすいので、爆発の現場で衝突を探すことができます」と、Nicoll氏は結論づけた。


論文

参考文献

研究の要旨

ATLAS(Asteroid Terrestrial impact Last Alert Survey)によって検出された、驚くべき高速で進化する光学トランジェント、AT 2022aedmの発見と広範な追跡調査について発表する。AT2022aedmは、ATLASの帯域において、9±1日の立ち上がり時間を示し、Mg≈-22magの光度ピークに達した。その後15日間にgバンドで2等減光した。これらの時間スケールは、他の急速に進化する過渡現象と一致するが、光度は極端である。最も驚くべきことに、この銀河は大質量の楕円銀河で、現在の星形成はごくわずかである。電波とX線の観測から、相対論的なAT 2018cowのような爆発は否定された。爆発後数日のスペクトルは、若いコア崩壊型超新星に似た短寿命のHe ii放出を示したが、明らかな広い超新星特徴は現れなかった。我々は、文献にある2つの過渡現象(特にドギーとAT2020bot)を発見した。これらの過渡現象は、その光度、時間スケール、色の進化、そしてほとんど特徴のないスペクトルにおいて類似しており、これらが過渡現象の新しいクラスである可能性を提唱する。

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