死にゆく星からの無線信号はどんな音になるでしょうか?

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Science Alertによると、天文学者たちは地球から4億光年以上離れた銀河で、このような現象の電波信号を初めて検出した。5月18日にNature誌に掲載されたこの発見は、伴星がどのように影響を受けたかについての興味深い手がかりを明らかにしている。

死にゆく星からの電波信号はどのようなものになるでしょうか？ - 1 — 白色矮星の爆発。写真：NASA。

死んだ星の爆発

したがって、太陽の8倍の質量を持つ恒星は、中心核の核燃料が枯渇し始めると、外層を剥がし始めます。この過程で色とりどりのガス雲が形成され、白色矮星と呼ばれる高温で高密度の中心核が残ります。

太陽は約50億年かけてこの遷移を経て、ゆっくりと冷えて消滅します。しかし、白色矮星が何らかの理由で質量を増し、太陽の約1.4倍の質量に達した時点で自爆機構が作動します。そして、熱核爆発によって恒星は破壊されます。これをIa型超新星と呼びます。

しかし、問題は、そのような爆発を起こすための余分な質量がどこから来るのかということです。科学者たちはかつて、近い軌道を周回するより大きな伴星から漏れ出るガスではないかと考えていました。しかし、恒星は乱雑な性質があり、ガスをあらゆる場所に放出してしまうのです。

超新星爆発は、溢れ出たガスに衝撃を与え、電波波長で輝かせる。しかし、数十年にわたる探査にもかかわらず、電波望遠鏡によって若いIa型超新星は検出されていない。

その結果、研究者たちは、Ia型超新星は内側に回転しながら比較的きれいな形で合体し、衝撃ガスや電波信号を残さない白色矮星のペアであるに違いないと考えるようになった。

死にゆく星からの電波信号はどのようなものになるでしょうか？ - 2 — 伴星は爆発直前に物質を失う。写真：サイエンスアラート

珍しいタイプの超新星

超新星2020eyjは、2020年3月23日にハワイの望遠鏡によって発見されました。約7週間、他のIa型超新星と同様の挙動を示していました。しかし、その後5ヶ月かけて減光が止まり、ヘリウムガスの異常な増加を示唆する特徴を示し始めました。

研究者たちは、超新星2020eyjがIa型超新星の珍しいサブクラスに属するのではないかと疑い始めました。

確認のため、研究チームは、電波信号を生成するのに十分なガスが衝撃を受けたかどうかを調べることにしました。超新星はナラブリ近郊のオーストラリア・テレスコープ・コンパクト・アレイのような望遠鏡では観測できないほど北に位置していたため、爆発から約20ヶ月後に英国全土に広がる一連の電波望遠鏡を用いて観測する必要がありました。

彼らは初めて、電波波長では非常に若いIa型超新星を明瞭に検出しました。これは約5か月後の2回目の観測によってさらに確認されました。これは、すべてのIa型超新星が2つの白色矮星の合体によって生成されるわけではないことを示す重要なマイルストーンとなりました。

死にゆく星のささやき

Ia型超新星の注目すべき特徴の一つは、いずれもピーク輝度がほぼ同程度に達するように見えることです。これは、爆発前にいずれも一定の質量に達するという事実と一致しています。

この特性こそが、天文学者ブライアン・シュミットとその同僚たちが1990年代後半にノーベル賞を受賞した結論に至った理由です。その結論とは、ビッグバン以降の宇宙の膨張は（誰もが予測していたように）重力の影響で減速しているのではなく、むしろダークエネルギーと呼ばれる効果によって加速しているというものでした。

だからこそ、Ia型超新星は宇宙において非常に重要な天体であり、これらの恒星の爆発がどのように、いつ起こるのかは未だに正確にはわかっていません。なぜIa型超新星がこれほど安定しているのかは、天文学者にとって大きな関心事です。

さらに、合体する白色矮星のペアの合計質量が太陽の 3 倍であるのに、なぜ同じ量のエネルギーを放出するのでしょうか?

科学者たちは、伴星から十分な量のヘリウムガスが漏れ出し、白色矮星の表面に堆積して質量の限界を超えたときに、超新星爆発2020eyjが発生したと仮説を立てている。

しかし、ここでの疑問は、なぜこれまで他のIa型超新星ではこの電波信号が観測されなかったのかということです。最も可能性の高い説明は、忍耐と粘り強さが予期せぬ形で報われることがあるということです。今回のケースでは、忍耐が研究者たちに、死にゆく遠くの星のささやきを聞き取る助けとなったのです。

出典：Zing News

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