宇宙の法則を書き換える星の爆発の写真

超新星、つまり爆発して観測に十分な大きさに達する星を観察し研究することは、まったく新しいことではありません。しかし、ヨーロッパ南天天文台 (ESO) の超大型望遠鏡 (VLT) によって不滅のものとなったものは、まったく新しいものでした。形から始まり、その進化。

ESOの天文学者はそれを観測しました 爆発の初期段階。今日の超新星SN 2024です 地球から約2200万光年離れた銀河NGC 3621にある。

VLT (海抜 2,640 メートルのチリのセロ・パラナルにある 4 台の主望遠鏡と 4 台の副望遠鏡で構成されるシステム) による検出は、この現象の発見から数時間後に行われました。北京の清華大学の助手、イー・ヤン氏はサンフランシスコに到着したばかりで、すぐに行動しなければならないと感じていました。 12時間後、彼はすでにESOに観測提案を送っており、ESOはなんとかVLT望遠鏡を向けることに成功した。

この短い時間で、研究チームはいわゆる「ブレークアウトフェーズ」、つまり恒星の核の崩壊によって発生した衝撃波が始原星の表面を横切る瞬間を観察することに成功した。

かなり変わった形

超新星は通常、ほぼ球形の形をしています。これらのうちの 1 つは、おそらく最も有名なもので、世界中の研究室で科学機器を使用して、初めて生で観測されたものです。1987 年のマゼラン雲内です。 1987 年 2 月 23 日に地球上で観測された、16 万 8,000 年前に起こった出来事。

それは、光がその速度で私たちにそれを示すのにかかった時間です。 SN2024ggeは、最初の爆発中にその形状を明らかにすることができ、「ほぼ生きている」ことが観察されました。 球形ではなく、オリーブに似た細長い形をしています。。膨張が続き、放出された物質が外層や周囲の環境と相互作用すると、同じ対称軸を維持しながらも形状は平らになる傾向がありました。 始祖星は推定質量が太陽の12～15倍で、半径は約500倍大きかった。いわゆる「大質量」星がどのように「超新星」として爆発するかについての質問に答えるのに非常に役立つ観察です。

爆発の奇妙な幾何学模様

「超新星の幾何学構造は、星の進化と、宇宙の花火につながるプロセスに関する基本的な情報を提供します」とヤン氏は説明します。太陽の 8 倍を超える質量を持つ大質量星の超新星爆発の根底にある正確なメカニズムは、天体物理学者の間でもまだ議論の余地があります。そして、今日の SN2024 はその典型的な例です。その祖先の星は、質量が太陽の 12 ～ 15 倍、半径が 500 倍大きい赤色超巨星でした。

さまざまな波長で光の偏光を測定する分光偏光測定技術を VLT に適用したおかげで、これが可能になりました。 射出された材料の形状を間接的に推測します: データ分析により、偏光度は優先軸に沿った細長い構成と一致することが示されました。

「星は、存在している間、平衡状態のおかげで球形を維持していると、ジェノヴァのリギ天文台所長であり、コスモ 2050 のディレクターであるウォルター・リーヴァ氏は説明します。 圧縮しようとする重力と、内部の核エンジンによって生成され、代わりに膨張しようとする放射圧との間の精度が非常に正確です。最後の燃料源がなくなると、原子力エンジンは出力を失い始めます。最も重い星では、死にかけている星の中心部が崩壊し、周囲の物質の殻がその上に落ちて跳ね返ります。この衝撃は外側に広がり、数十秒で星を破壊します、それが超新星です。」

しかし、この場合、爆発は最初から球面ではなく軸対称を持っており、膨張してから平らになる「樽」または「オリーブ」構造です。形状が進化しても対称軸が一定のままであるという事実は、星またはその核の内部の状態が崩壊の瞬間に変化したことを示しています。 彼らは優先的な方向性を持っている可能性があります、 あるいは、星自体が大きな回転や配向磁場を持っていた可能性があります。

秘密は？分光偏光分析

この研究を執筆した天文学者らによると、この幾何学的構成には重要な意味があるという。初期の非対称性の存在は、いくつかのメカニズム（回転、対流の不安定性、磁場）がこれまで考えられていたよりも大きな役割を果たしている可能性があることを示唆しているため、完全な球形の膨張を仮定するモデルは修正する必要があるという。

ブレークアウト段階が非球形であることの発見は、爆発の質量分布とダイナミクスが次のことを意味していることを意味します。 単純な球状モデルで説明できるよりも複雑です。 観察の観点からは、分光偏光測定の使用が重要な役割を果たします。爆発する星は単一の点として見えますが、その光の偏光にはその幾何学に関する隠された手がかりが含まれています。

「この発見は、星の爆発についての私たちの理解を再定義します – コメント研究の共著者でESOの天文学者フェルディナンド・パタット – そして、好奇心、協力、迅速な行動が、宇宙を形作る物理学についての私たちの直観を裏付けることができることを思い出させます。」このようにして、天文学者は最初の爆発がオリーブのような形をしていることを発見しました。爆発が外側に伝播し、星の周囲の物質と衝突すると、その形状は平らになり、対称軸は変化しなかった。「これらの結果は、ヤン氏を加えて、多くの重い星の爆発を明確な対称性に向けて推進し、大規模に作用する共通の物理的メカニズムを示唆している」としている。