超新星警報！天文学者は星がいつ自滅するかを予測する方法を発見した

超新星警報！天文学者、星の爆発的な死を予測する方法を発見

超新星は衝撃的な泡を残します。

(画像提供: X 線: アメリカ航空宇宙局、中央管制センター、マサチューセッツ工科大学、L. ロペス他、赤外線: Pa、放送: 自然科学財団、国立電波天文台、合成開口電波望遠鏡)

巨大な星が壊滅的な超新星爆発でいつ死ぬかを予測できるのは幸運ではないでしょうか?天文学者たちはすでにそれを行っています。巨大な赤い星が厚い物質に囲まれている場合は、数年以内に爆発する可能性があることに注意してください。

巨大な星がその寿命の終わりに近づくと、いくつかの激しい段階を経ます。恒星の中心部の奥深くでは、水素の融合から、ヘリウムから始まり、炭素、酸素、マグネシウム、シリコンへと進むより重い元素の融合へと切り替わります。連鎖の最後に、星は中心核に到達し、鉄を形成します。鉄はエネルギーを放出するのではなく消費するため、星は徐々に終焉を迎え、12分も経たないうちに超新星と呼ばれる素晴らしい爆発を起こします。

しかし、星の内部で起こっている騒動にもかかわらず、外部から何が起こっているのかを判断するのは難しい場合があります。これらの巨大な星は、その寿命の終わりに最大の大きさまで膨張し、信じられないほど明るくなります。その明るさは太陽の何万倍も明るくなります。しかし、星の表面が非常に膨らんでいるため、実際には外部の温度が下がり、赤色巨星のように見えます。

そのような近くの星の最も有名な例はオリオン座にあります。もし太陽系内に置かれたとしたら、質量が太陽のわずか11倍しかないこの恒星は、木星の軌道まで広がることになる。いつでも超新星爆発を起こす可能性があるが、天文学者にとって「いつでも」というのは100万年後に起こり得ることだ。このような星は最終的には超新星爆発を起こすことはわかっていますが、これより正確な推定値はありません。少なくとも、以前はそうでした。

時限爆弾

現在、天文学者のチームが、数年以内に消滅する可能性のある超新星を検出する方法を開発した。彼らの研究結果は、プレプリントデータベースarXivと王立天文学会月報に掲載された。

彼らは特に、II-P 型超新星数十個を研究しました。他の超新星と比べると、これらは最初の爆発後も長い間明るいままです。

場合によっては、天文学者が古い星表を調べて爆発する前の星の画像を発見し、それらはすべてオリオン座のような赤色超巨星であると思われる。これは、そのような星が超新星候補であり、いつでも爆発する可能性があることを明確に示しています。

このタイプの超新星を発生させる星は、爆発する前に高密度の物質の殻を持つと考えられています。この物質の密度は、オリオン座周辺で測定されたものよりも数桁大きい。最初の衝撃波によって加熱されたこの物質が明るさを保つのです。爆発の最初の兆候が現れた後も、周囲には輝き続けるものがたくさんあります。

この高密度の物質のおかげで、このタイプの超新星は、より露出度の高い同種の超新星よりも早く見えるようになります。爆発が最初に起こると、衝撃波が星の周囲の物質に衝突し、通過する際に衝撃波が蒸気を失います。超新星は当初はX線やガンマ線などの高エネルギー放射線を放出するほどのエネルギーを持っていますが、衝撃波が周囲の物質と混ざった後、放出される放射線は可視光の波長になります。

したがって、星の周りのこれらの高密度の物質層は、超新星が起こりつつあることを示しているようにも思われます。

スーパーコクーン

しかし、この材料を形成するにはどれくらいの時間がかかるのでしょうか?研究者たちは2つのモデルを研究した。あるモデルでは、恒星は表面から高速の風を吹き出し、それが数十年かけてゆっくりと自身の破片を分離して広げ、シュラウドを形成した。 2番目のモデルでは、星は超新星爆発を起こす前に激しく爆発し、1年も経たないうちに太陽のガスの最大10分の1の質量を軌道上に放出した。

研究者たちはその後、この物質が星の画像にどのような影響を与えるかをシミュレーションしました。いずれの場合も、星がシールドを形成すると、現在の画像技術では検出できないほどに暗くなってしまいます。

爆発の10年未満前に撮影されたいくつかの超新星の直接画像が存在するため、天文学者は「ゆっくりとした安定したモデル」は当てはまらないという結論を下しました。そうでなければ、星は見えなくなってしまうでしょう。

これらはすべて、超巨星が周囲に厚い物質層を蓄積すると、数年以内に超新星爆発を起こす可能性が高いことを意味します。したがって、宇宙を旅していてまさにこのような状況に遭遇した場合は、事前に警告を受けたと考えてください。

著者:ポール・サッター

FY:ジェーン

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