アマ天文家,超新星爆発の瞬間を捉えることに成功

東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU),京都大学,国立天文台,アルゼンチン ラプラタ国立大学などの研究グループは,アルゼンチンのアマチュア天文家が偶然観測した超新星が,ショックブレイクアウトと言われる爆発したばかりの段階であったということを明らかにした(ニュースリリース)。

重い質量の星がどのように超新星爆発として爆発するかを理解することは,天体物理学において重要だが,爆発直前の星がどのような構造を持っていて,それが超新星爆発の性質にどのような影響を与えるかは分かっていなかった。

理論的には,星の中心部で発生した爆発の衝撃波が星の内部へ伝わった後に表面へ到達し,X線や可視光の電磁波が鋭いピークとなって放射されると考えられている。超新星のこの最初期の様子はショックブレイクアウトと呼ばれており,突如として起きるという予測不可能な性質と短い継続時間のために観測が難しく,これまで決定的な観測はなかった。

2016年9月,アルゼンチンのアマチュア天文家であるVíctor Buso氏が,渦巻銀河のNGC613の中心の南側で発見したごく小さい天体は,時間が経つにつれより鮮明になっていった。これは超新星爆発で,その後SN2016gkgと呼ばれるようになった。暗い光度からの急速な発光率は,これまでの超新星では類似するものがなく,この画像は,超新星爆発のショックブレイクアウトの段階でSN2016gkgが発見されたことを示す決定的な証拠だった。

超新星爆発は平均して各銀河で1世紀あたり1個生じるかという頻度であり,1世紀が90万時間もあることを考えると,超新星爆発をちょうど捉えられる機会は100万分の1より少ない確率でしかなく,銀河の中心部や腕の部分など明るい場所で起きていたら,見過ごされていたかもしれなかった。

研究グループは画像を解析し,測光データとコンピュータシミュレーションを比較したところ,SN2016gkgの初期の急激な増光が間違いなく超新星爆発に伴う衝撃波の出現により生じたものであることを示した。その結論は,超新星爆発のその後の進行の様子がモデルによって矛盾なく再現されたことによって裏付けられた。この発見により,ショックブレイクアウトの段階も含めた研究グループの全段階のモデルの正しさが検証された。

現在,すばる望遠鏡の超広視野主焦点カメラ Hyper Suprime-Cam (HSC; ハイパー・シュプリーム・カム) を用い遠方まで広視野で撮像をおこなって,ショックブレイクアウトを発見するプロジェクトが進行している。多数の超新星を観測すれば,稀な現象でも発見することが可能となる。そうした観測と理論モデルの構築の基礎として,今回の発見は大変貴重だとしている。

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