ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者らを中心とするグループは、天の川銀河の中を“暴走”する新たな6つの星を発見した。これらの星は、通常、超新星爆発の結果として、非常に速く、異常な方向に移動する星である。そして今回見つかった暴走星のうちの2つは、銀河系で観測されたこの種の天体の中で最も速い天体のひとつで、最も高い等速性を持つ星も含まれている事が明らかになった。
今回発見されたJ0927-6335という星は、なんと毎秒2,285kmという驚異的な速度で移動している。これは、東京から台湾まで1秒余りで移動するのに相当する。驚くべき事に、今回見つかった6つのうち3つは、これまで観測された「超速度」星（銀河の脱出速度を超える速度で移動する星）よりも速く、秒速1,000キロメートル以上と、天の川銀河の平均星の約4倍もの速度で移動している。2番目に速いJ1235-3752は、毎秒1,694kmも十分な速度だ。という非常に立派な速度で移動しています。これは、東京から上海まで1秒あまりで到着出来る速度だ。
これらの暴走星は信じられないスピードで動いているが、厳密には銀河系で最も速い星というわけではない。S0-2星は、銀河系で瞬間的に最も速い軌道を描く天体として知られている。この星は、天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホール「いて座A*」の周りを回っており、最接近時には秒速5,000kmの速度に達する。しかし、S0-2はずっとその速度を保っているわけではなく、平均するとJ0927とJ1235の間に位置するものだ。
しかし、これらの星は、巨大な引力が必要なはずの速度を、どうやって達成したのだろうか？これについては、宇宙空間における劇的な爆発の影響で飛ばされたと考えられている。すなわち、「dynamically driven double-degenerate double-detonation（D6）超新星」と呼ばれる特殊なIa型超新星によって飛ばされると考えているのだ。
今回発見された事象は、2つの白色矮星が互いに周回し、一方の白色矮星が伴星から物質を奪っている。ある閾値を超えると、白色矮星は質量が大きくなりすぎて、内部の熱と全質量の重力が釣り合わなくなる。
その時、白色矮星は自壊し、Ia型と呼ばれる超新星爆発を起こす。この超新星は、いつも同じ明るさなので、宇宙の距離を推定するのに使われるなど、科学者によく知られている。では、その伴星はどうだったのでだろうか？その星は、大きな衝撃を受け、とんでもないスピードで銀河系に投げ出されるのだ。
この暴走星は、欧州宇宙機関（ESA）のGAIAによって発見された。これらの星はすべて白色矮星で、最も速い4つの星はD6シナリオと一致する性質を持っている。研究チームは、現在のデータから、ほとんどのIa型超新星はこのような暴走星を生み出すだろうと指摘している。もしそうだとすれば、天の川銀河ではこのような星が1,000万個も銀河間空間に放出されており、さらに広い太陽系周辺では、他の銀河の白色矮星も含めて、多数の星が通過しているはずである。
しかし、広い銀河系内で知られているこれらの星はほんの一握りで、しかも最も明るい星である。このような偏りは、集団の誕生を理解する上で大きな不確定要素となっている。もう一つの不明点は、これらの星が個々にどこから来たのか、ということだ。GAIAは星の軌道を追跡する優れた能力を備えているが、天文学者が特定の超新星残骸にたどり着くには、まだ不確定要素が多すぎるのだ。しかし、この速度では、将来的にすべての星が天の川を離れることは間違いない。
論文
参考文献
研究の要旨
Ia型超新星とそれに関連する熱核爆発からの逃亡者である超速度白色矮星(WD)を分光学的に探索したことを報告する。候補はGaiaデータから接線速度が大きく、色が青いものを選びました。その中には、半径速度が1000km-1以上、全空間速度が↪Sm_2200kms-1 の星が4つ含まれていることがわかった。これらは、二重縮退双星のうち、もう一方のWDが爆発したときに生き残ったドナーの可能性が高い。他の2つの天体は最低速度が600kms-1と低く、Iax型超新星におけるWDの純粋な爆発など、異なるメカニズムで形成された可能性がある。最も速い4つの星は、これまで知られていた「D6星」よりも高温で小さく、実効温度は約2万Kから約13万K、半径は約0.02-0.10R⊙である。このうち3つは炭素を主成分とする大気、1つはヘリウムを主成分とする大気を持っている。2つの星は-1694kms-1と-2285kms-1という、これまでに測定された恒星系の中で最も速い軌道を持つ。これらの星の誕生速度は約2200-2500kms-1であり、連星中のWDの質量が1.0M⊙以上であることを示唆している。このような高い速度から、超高速WDの大部分は、Chandrasekhar限界を大幅に超える質量を持つ二重縮退連星から生まれていることが示唆された。しかし、最も近くて暗い2つのD6星は、速度も質量も最も小さく、観測による選択効果が、より希少で質量の大きい星に有利であることを示唆している。より暗い低質量星の集団は、まだ発見されるのを待っているのかもしれない。D6星の誕生率は、SN Iaの誕生率と一致することが推測される。しかし、D6星の光度や寿命が不確かであるため、誕生率の制約が十分ではない。
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