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2025-08-22 19:00:00
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天文学者は、彼らが新しいタイプの超新星と呼んでいるものを観察しました。
水曜日にジャーナルに掲載された驚くべき発見を詳述する研究 自然。
巨大な星は天の玉ねぎのようなものです。最も外側の層は、水素やヘリウムなどの軽量の要素で構成されていますが、より重い要素の層が下にあります。
これらの星は、私たちの太陽の10〜100倍重い場合がありますが、より軽い要素を融合してより重いものを作成するプロセスです。
ノースウェスタン大学の物理学および天文学の教授であるアダム・ミラーの研究者であるアダム・ミラーは、星は約75％の水素と25％のヘリウムの組成から始まり、少量の炭素、窒素、シリコン、その他の要素から始まります。
温度と密度が最も高い星の中心で行われる融合を通して、水素はヘリウムに変換され、オニオン構造の外層が作成されます。星の生涯にわたって、プロセスが続き、より軽い要素を融合してより重い要素を形成し、時間の経過とともに、シリコン、硫黄、酸素、ネオン、マグネシウム、炭素の内部層をヘリウムと水素の下に追加します。
星の人生の最後に、すべての気体層が形成された後、星の鉄の核が形成されたと、ミラーは説明しました。
融合はエネルギーを放出します。これにより、重力のために星が自分自身で崩壊するのを防ぐ圧力が生じます、とミラーは言いました。しかし、星がコアの鉄をより重い要素に融合しようとすると、圧力を提供し続けるのに十分なエネルギーがありません。その結果、星のコアは重力の下で崩壊し、恒星の爆発につながります。
しかし、天文学者がSN2021YFJという名前の最初の超新星を観察したとき、何も期待どおりに起こりませんでした。爆発のかなり前のある時点で、星はすでに水素、ヘリウム、炭素の外層を失っていました。その後、爆発する直前に、星は、死にかけている星ではあまり見られないシリコン、硫黄、アルゴンなどの比較的重い元素の典型的な隠れた層を放出しました。
星の爆発は、シリコン、硫黄、アルゴンの追放された層を「照らした」とミラーは言った。
「骨に本質的に剥奪された星を見たのはこれが初めてです」と、ノースウェスタン大学の学際的探検と研究研究センターの天体物理学研究センターの研究員であるスティーブ・シュルツェ氏は声明で述べた。
「星がどのように構造化されているかを示しており、星が爆発する前に星が多くの素材を失うことができることを証明しています。彼らは最も外側の層を失うことができるだけでなく、完全に下に剥がれ、非常に遠い距離から観察できる素晴らしい爆発を引き起こすことができます。」
この発見は、巨大な星の内部構造を長く観察するのが難しいが観察が困難なものの直接的な証拠を提供します。また、天文学者が恒星の進化を理解する従来の方法にも挑戦しています。
「このイベントは、文字通り、誰もこれまで見たことがないように見えます」とミラーは声明で述べました。
「それはほとんど奇妙だったので、私たちは正しいオブジェクトを観察しないと思っていました。この星は、星がどのように進化するかについての私たちのアイデアと理論が狭すぎると言っています。教科書が間違っているわけではありませんが、自然の中で生産されたすべてを完全に捉えてはいけません。
研究の著者は、超新星の前にどんな種類の星が存在していたかを正確に知らないが、彼らは太陽よりも約60倍重い質量があると信じている、とシュルツェとミラーは言った。しかし、星の外側の水素層は爆発の前にすでに剥奪されていたため、星の塊は、生まれたときよりも超新星になったときに小さかったとミラーは付け加えた。
「星は非常に強い不安定性を経験します」とシュルツェは言いました。 「これらの不安定性は非常に暴力的であるため、星を契約させることができます。そして、突然、最も外側の層を流す非常に多くのエネルギーを解放します。これを複数回実行できます。」
いくつかの大規模な星の爆発では、シリコンや硫黄などの要素が、排出された材料の一部として他のすべての要素と「混合」されることが観察できますが、以前は超新星の前に見られていません。
チームは、星がシリコンと硫黄の殻を置き去りにするために一生の間に太陽の3倍の質量を放出する必要があると推定し、一部の星は生涯の後半に極端な質量の損失を経験することを示唆しています。
このユニークな超新星では、チームは、星の死の直前にシリコンと硫黄の厚い殻が追放されているのを観察しました。星が爆発すると、そのコアから素材が爆発しました 気体シェルと衝突し、衝突の熱によりシリコンと硫黄層が輝きました。
「この星は、生涯を通じて生産した素材のほとんどを失いました」とシュルツェは言いました。 「だから、爆発の直前の数ヶ月間に形成された資料しか見ることができなかった。それを引き起こすために非常に暴力的なことが起こったに違いない。」
チームは、2021年9月に南カリフォルニアのパロマー天文台でZwicky Transient施設を使用しながら、超新星を発見しました。幅の広いフィールドカメラで夜空をスキャンするZwickyは、天文学者がスーパーノバを迅速に燃え上がってフェードするなど、トランジェント、またはつかの間の宇宙現象を発見できるようにすることで評判があります。
Schulzeは、超新星の証拠を求めてデータを調べて、地球から22億光年の明るさが急速に増加したオブジェクトに気付きました。 （シングル 光年 地球に移動するのに光がかかる時間の尺度であるため、明るさの増加は22億年前に発生しました。
彼らが見ているものをよりよく理解するために、チームはオブジェクトのスペクトルを見たかった – 色付きの光の波長、各色が異なる要素を意味する。スペクトルをキャプチャします Zwickyでは、全体的な明るさの変化のみを測定するため、Zwickyでは不可能でした。最初は、他の望遠鏡が超新星の明確なイメージを捉えることができなかったように思われました。しかし、現在は中国のティンゥア大学の助教授であるYi Yangは、ハワイのWM Keck天文台で観察しながらオブジェクトを見つけ、スペクトルを捉えました。
通常、超新星の検索は、Zwickyのような明るさを測定する小さな望遠鏡で行われ、Miller氏によると、Keckのような大きな望遠鏡は爆発によって排出されたガスの化学組成を理解するために使用されます。
「そのスペクトルがなければ」とミラーは言った、「これが奇妙で異常な爆発であることに気付いたことがないかもしれない。」
チームは、星がリリースするために何がトリガーされたのかわからないままです シリコンと硫黄の殻は、星が潜在的なコンパニオンスターと相互作用したり、非常に強い恒星の風を経験したり、大規模なスーパーノバ前の爆発を経験した可能性を検討しています。
しかし、研究著者は、星がそれ自体を引き裂いたという考えに傾いています。
原因が何であれ、チームはその発見を、タイプIEN（One-enと発音）超新星と呼ばれるまったく新しいタイプの超新星として指定しました、とMillerは言いました。
超新星分類は、異なる要素の存在に基づいています。タイプII超新星には水素が含まれますが、IB型にはヘリウムがありますが水素はありません。型ICには酸素がありますが、ヘリウムまたは水素はありません。スーパーノバの各タイプは、星のより深い層を露出させます。
「私たちは、大規模な星がシーケンスを形成することを考える傾向があります」とミラーは言いました。 「シリコン、硫黄、アルゴンは、巨大な星の最も深く、最も内側の層にのみ存在するため、この新しい発見と呼んでいます。」
カリフォルニア大学デイビス校の物理学および天文学学部の准教授であるステファノ・ヴァレンティは、この研究のようなスペクトルを見たことがありませんでした。ヴァレンティは異常な超新星を研究していますが、彼はこの研究に関与していませんでした。
「明らかに新しいものです」とヴァレンティは言いました。 「この発見は、天文学的な過渡現象の動物園がまだ完全ではなく、（ルービン天文台）のような大きな広い調査がおそらく新しいタイプの過渡現象を発見する機会を与えることを示しています。」
ミラー氏によると、超新星タイプの例を持っているのは、このタイプの他のケースを見つける必要性を強調しているが、それは難しいと述べた。一方 ベラC.ルービン天文台 少なくとも100万の超新星を見つけることができますが、それらのスペクトルを測定しません。その論文では、チームは、単純な機械学習モデルが、その明るさだけに基づいて超新星をまれであると特定していなかったことを示しました。
「私にとって大きなオープンな質問は、そのような爆発はどのくらいの頻度で宇宙で発生しますか？」ミラーはメールで「私たちはたまたま信じられないほど、信じられないほど幸運になりましたか？それとも、これらの多くがそこにありますが、もっと見つけるために正しい方法で検索していませんか？」
#新しいタイプの超新星は巨大な星の中で前例のない外観を提供します