カブリIPMUら,急激に超高輝度となる天体を観測

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)らの研究グループは,「MUltiband Subaru Survey for Early-phase Supernovae」(MUSSES)プロジェクトの観測から,超高輝度超新星と同等の明るさを持ち,より急速に増光する天体をその発生直後に発見した(ニュースリリース)。

質量の大きな星のほとんどはその生涯の最期に壮大な爆発である超新星爆発を起こす。このような突発天体には全く新しいタイプが数多く存在することが明らかになってきた。

その代表例として,非常に明るくかつ短時間でその明るさを変える突発天体があり,今回,このような特異な突発天体をFast Blue Ultraluminous Transient(FBUT)と呼ぶことが示唆されている。FBUT天体はあまりにも急激に明るくなり,その初期の急増光をとらえることは非常に困難だった。

国際的な突発天体サーベイプロジェクトであるMUSSESは,8.2mすばる望遠鏡に搭載されたハイパー・シュプリーム・カムHSC(Hyper Suprime-Cam)を用いてさまざまな突発天体の発生直後をとらえることを目的としている。

2020年12月の観測では,20個の急速に増光する突発天体が発見された。そのうちの1つMUSSES2020J(AT 2020afay)は赤方偏移1.063という遠方で発生したFBUT天体であることが判明した。追跡観測によりこの天体が非常に大きな赤方偏移を持ち,通常の超新星の約50倍の明るさであったことが明らかになった。

今回,短い時間間隔でのHSCでの観測データにより,MUSSES2020Jや他のFBUT天体の起源の研究が加速しており,理論モデルの検討からいくつかの可能性(いずれもブラックホールや強磁場中性子星のいずれかに関係する現象)にまで絞り込んだ。

FBUT天体の起源として非常に活動的なコンパクト天体が潜んでおり,これがFBUT天体が通常の超新星と異なる理由でだと考えられるという。今回の観測データにより,主成分である秒速3万キロメートル程度の膨張物質に加え,秒速10万キロメートルにも達する超高速成分も存在することが示唆された。

また,可能性の一つとして脈動型電子対生成超新星(PPISN)に着目。MUSSES2020Jの光度曲線をよく再現する有力なモデルのひとつとして,PPISNの噴出物と周囲星物質の相互作用があり,周辺物質の量の違いにより光度曲線を説明できる可能性があるという。

研究グループは今後,すばる望遠鏡をはじめとした世界中の望遠鏡を用いて探査を行ない,この新しいタイプの突発天体の起源を解明するとしている。

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