京大ら，外層を失い最深部が露出した超新星を発見

京都大学，米ノースウェスタン大学，スウェーデン オスカー・クライン・センター，イスラエル・ワイツマン科学研究所らは，外層をほとんど失い，最深部がむき出しになった大質量星が爆発したと考えられる超新星を世界で初めて発見した（ニュースリリース）。

⼤質量星は⽔素やヘリウムから始まって，中⼼部でより重い元素を次々と⽣成することで⽟ねぎのような層構造を形成し，最深部には鉄の核を取り囲むシリコン・硫⻩を含んだ層ができることが理論的に予⾔されてきたが，この構造を直接的にとらえた観測的証拠はこれまでなかった。

しかし2021年，約22億光年先にある銀河中に超新星SN2021yfjが発⾒された。発見に用いたツヴィッキートランジェント天体探査装置（ZTF）は，広視野カメラで夜空全体をスキャンしてトランジェント（突発天体）と呼ばれる電磁波の強度が急激に増⼤する天体を探知する装置で，恒星が爆発して急激に明るくなる現象である超新星を効率的に発⾒している。

より多くの情報を得るため，研究グループはSN2021yfjから到来した光を波⻑（⾊）ごとに分解する分光観測により，スペクトルを取得した。その結果，外層が剥がされた⼤質量星を起源とする超新星爆発で通常⾒られるヘリウムや酸素，炭素などとは異なり，シリコンや硫⻩が放出する強い光が含まれていることが判明した。

これらの重い元素の発⾒は，星の最終段階に最深部で核融合によって⽣成されると予測した⼤質量星進化理論と⼀致している。 また，爆発直後のスペクトルには，超新星からの強い光に照らされた「星周物質」（恒星が爆発直前に放出した物質）の痕跡がみられることがある。

SN2021yfjの爆発直後のスペクトルからは，やはりシリコンや硫⻩に加え，アルゴンなどの重い元素が⼤量に存在することが明らかになった。これは，超新星SN2021yfjとなった⼤質量星がその⽣涯の最後に鉄の核を取り囲むシリコン・硫⻩を含んだ層を形成しつつ，激しい質量放出によりその中⼼核がむき出しにされていたことを意味する。

研究グループはこの成果が，⻑年にわたり恒星進化理論の基本とされてきた⼤質量星の層構造を観測的に明らかにするための，⼤変重要な⼀歩だとしている。

更に，研究グループはシミュレーションを⾏ない，爆発前に剥がされた層により作られた星周物質と超新星爆発により放出された物質の衝突により，SN2021yfjから放出される光の時間発展を再現した。これは，⼤質量星が爆発の直前に外層のほぼ全てを失ったとするシナリオを追加で⽀持する結果だという。