天体物理学者たちは、宇宙で最も奇妙な星の一つを発見した。それは死ぬことを拒み、50年間に何度も超新星として爆発する星だ。
通常、大きな星は寿命の終わりを迎えると、明るい光と物質を放出する超新星爆発を起こし、それで終わりです。しかし、iPTF14hlsと呼ばれるこの超新星は、燃え続けます。詳細は、水曜日に発表されたNature誌の論文をご覧ください。
この恒星は、2014年9月にカリフォルニア州サンディエゴのサミュエル・オシン望遠鏡によって初めて観測され、複数の異なる天文台で監視されました。当初は通常の超新星のように見え、II-P型に分類されました。これは、単独で超新星爆発を起こすのに十分な質量を持つ恒星です。
しかし、通常約100日間明るく輝き続けるほとんどの超新星とは異なり、iPTF14hlsはその後も600日以上輝き続け、光度は少なくとも5回周期的に増減しました。また、この現象は典型的なII-P型超新星の約10倍の速度で進行しているようです。
「この超新星爆発は、私たちがこれまで超新星の仕組みについて知っていたことを全て覆すものです」と、論文の筆頭著者であり、ラス・クンブレス天文台（LCO）とカリフォルニア大学サンタバーバラ校のポスドク研究員であるイアイル・アルカヴィ氏は語る。「これは、私が恒星爆発を研究してきたほぼ10年間で遭遇した最大の謎です。」
以前の観測データによると、1954年に同じ位置で別の爆発が記録されていた可能性がある。超新星爆発前の高エネルギー爆発が複数回発生することは知られているが、それは太陽質量の95～130倍というはるかに質量の大きい恒星でのみ発生し、iPTF14hlsの恒星は太陽質量の約50倍と推定されている。
「明るさは保たれていますが、徐々に薄れつつあります。ただし、『明るい』という言葉の意味は人によって異なります。3年前に発生した超新星としては明るいです。3年経った今でも観測できるというのは驚くべきことです」とアルカヴィ氏は述べた。
「しかし、実際には減光しており、ピーク時の約20分の1になっています。再び爆発するかどうかは分かりません。ただ、様子を見守るしかありません。」
研究チームは、PTF14hlsはこれまでに観測された中で最も巨大な恒星爆発だった可能性があると推測している。その巨大さこそが、その挙動が非常に奇妙に見える理由なのかもしれない。
頭脳派は、太陽が消滅するまで地球上で生き残る最後の動物を特定する
続きを読む
論文の共著者でカリフォルニア工科大学の天文学者ニック・コニダリス氏は、iPTF14hlsを「ゾンビ超新星」と呼んだ。
コニダリス氏は、科学者が研究するために、入射する超新星からの光を分割する分光器であるSEDマシンの構築に携わった。
「つい最近までは、短命な天体現象を分類してそこから何が学べるかを判断するよりも、特定する方が早かった。だからこそSEDを開発したのだが、このゾンビ星のような奇妙な爆発の解析に役立つとは思ってもいなかった」と彼は語った。
反物質爆弾？
この現象を説明できるかもしれない理論が 1 つあります。それは「脈動対不安定性」です。
この考えは1960年代に初めて提唱され、恒星が破壊されることなく複数の超新星爆発を起こす仕組みを説明しています。論文の共著者であり、カリフォルニア大学バークレー校の准教授であるダニエル・ケーセン氏は、この考えは「非常に質量が大きく高温であるため、中心核で反物質を生成し、その結果、恒星は激しく不安定になり、数年にわたって繰り返し明るい爆発を起こす」という恒星を描写していると述べています。
アルカヴィ氏はレジスター紙に対し、「アインシュタインの有名な方程式、E=mc 2によれば、エネルギーは物質に変換できますが、わずかな物質を作るには大量のエネルギーが必要です。今回の場合、非常に質量の大きい星の中心部の膨大な熱は、そのエネルギーの一部を電子と反電子のペアに変換するのに十分な可能性があります」と説明した。
物質と反物質が共存することで恒星は不安定になり、爆発を繰り返します。数十年にわたって繰り返される可能性があり、最終的には巨大な爆発を起こします。そして、恒星はブラックホールへと崩壊します。
研究の共著者であり、LCOの超新星グループのリーダーであるアンディ・ハウエル氏は、「これらの爆発は宇宙初期にしか見られないと予想されており、現在では絶滅しているはずです。これは、現代でも生きている恐竜を見つけるようなものです。もし恐竜を見つけたら、本当に恐竜だったのかと疑問に思うでしょう」と述べています。
しかし、この星は理論予測よりも多くのエネルギーを放出しているため、脈動対不安定性の例ではない可能性があります。理論では水素の蓄えは枯渇しているはずですが、天文学者らが観測したこの星は、2014年の爆発時にまだ水素が残っていたことを示しています。
「したがって、iPTF14hlsが脈動対不安定性を伴う最初の超新星であるならば、理論を修正する必要がある。そうでなければ、これは全く新しいものだ」とアルカヴィ氏は付け加えた。
この研究の共著者でカリフォルニア州ローレンス・バークレー国立研究所の上級科学者ピーター・ニュージェント氏は、「これは頭を悩ませるタイプの出来事の一つだ」と語った。
最初は全く普通の、つまらない現象だと思っていました。ところが、何ヶ月もの間、明るさが変わりなく続きました。パロマー・トランジェント・ファクトリー、ケック天文台、ラス・クンブレス天文台での観測、そしてパロマー・スカイ・サーベイの1954年の画像までをつなぎ合わせていくうちに、この現象の正体が見えてきました。ぜひまたこのような現象を見つけたいと思っています。
「これらの天体を本当に詳細に理解したいのであれば、もっと多くの天体を発見する必要があります。注目すべきは、これまでどれだけのゾンビ超新星を見逃してきたか、まだ分かっていないということです。」
将来的には、他の天文台にもより詳細な分光器が設置されるので、研究チームは幸運に恵まれるかもしれない。
「SEDマシンのような機器がもっとあれば、これらの天体の研究に非常に役立つでしょう。実際、南半球にさらに同じものを作りたいと考えています」とコニダリス氏はThe Register紙に語った。®
