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壮大な超新星爆発は、私たちの太陽よりも10億倍も明るく、その熱くて稠密な伴星を周回する中性子星の誕生を示した。現在、これら2つの密集した残骸は約10億年のうちに互いに螺旋状に動く運命にあり、最終的には宇宙で最も重い既知の要素のいくつかを融合して生み出しています。
爆発は私たち自身の天の川に似た銀河の中で起こり、およそ9億2000万光年先にあります。カリフォルニアのパロマー天文台にある小さな望遠鏡は、爆発の数時間後に、超新星からの最初の光子を発見しました - それは、私たちの太陽の表面より10倍以上熱いものでした。超新星の明るさが次の2週間の間に発展したので、天文学者の国際的なチームは太陽のそれの500倍の半径を持つ巨大な星に爆発の起源をたどるためにデータを使いました。
しかし、この発見が特に注目に値するのは、巨大な大きさだけではありませんでした。珍しいことは、その星もまた爆発しているすべての知られている巨大な星の中で最も軽いように思われたということでした。この巨大な恒星は、おそらく密集した軌道を回っているパートナーによって、その質量のほとんどすべてを奪われていました。それが爆発したとき、それはその仲間を周回し続けていた新生の中性子星を残しました。
2つの超高密度星が互いに周回する連星系の形成を理解することは、いつも謎でした。これらの惑星の超新星は、これらの稠密な連星系を生み出すことはまれであり、見つけるのが困難です。なぜならそれらは空に素早く現れたり消えたりするからです。
私の同僚と私が新しい研究で詳述した「超ストリップ」超新星のこの最初の観測は、これらの系の形成への洞察を提供するだけでなく、これらのユニークな大質量星の生活の最終段階を明らかにします彼らは死ぬ前に彼らの集団のすべてを略奪した。
長年の謎を解く
太陽の8倍以上の質量で生まれた星は、すぐに燃料を使い果たし、彼らの人生の終わりに重力に屈します - 自分自身で崩壊し、超新星で爆発します。これが起こると、星の外側の層すべて - 太陽の質量の数倍 - が点在しています。
私のアドバイザーであるMansi Kasliwalと一緒に大学院生として働き始めたとき、私はすぐに明るさが薄れる超新星を研究することにしました。 iPTFによって発見されたイベントのデータベースをマイニングして、私はiPTF 14gqr、1年以上前に発見されたが真の物理的性質が不思議なままであった急速に消えている超新星に出会いました。
我々の予備モデルがこの超新星が巨大な恒星の死によって引き起こされたことを示唆したので、データは戸惑いました、それでも爆発自体はかなり弱虫でした。そのエネルギーは典型的な超新星の10分の1にすぎないが、それは太陽の質量の5分の1だけを放出した。すべての行方不明の問題とエネルギーはどこにありましたか？
その手がかりは、爆発する前に爆発していた星がその元の質量のほぼすべてを取り除かれたにちがいないことを示しました。しかし、この巨大な星からそれほど多くのことが盗まれた可能性がありますか。おそらく目に見えないバイナリコンパニオン？
私が最初に「極度の超新星」という概念に出会ったとき、私はまれな連星のシナリオについて読み始めました。
超ストリップ超新星
大質量星が密集した近くの連星の伴星を持っているとき、それが爆発する前に、その同伴者の強い重力引っ張りはその疑いを持たない隣人をそのほぼ全ての質量から奪うことができます。
超剥離超新星は中性子星の後ろに置き去りにされていて、ロサンゼルスのダウンタウンの大きさの領域にぎゅうぎゅう詰め込まれた太陽の質量より少しだけ多くを含んでいる急速に回転する密な星の死体。この中性子星は、その仲間の周りの狭い軌道に閉じ込められています。同伴者はおそらく別の中性子星、あるいは同伴者の数百万年前に死んだ巨大な星から形成された白い矮星またはブラックホールでさえあるかもしれません。
そのような二成分系は数十年にわたり天体物理学的研究の重要な分野であった。私達は光学望遠鏡と電波望遠鏡を使って私たち自身の銀河系でそのような系の多くを直接観測しました。重力波の最初の間接的な検出は、二重中性子星系の観測から来ました。さらに最近になって、2017年に二重中性子星系の最初の合併が高度なLIGOと電磁波の両方で検出され、天文学者は宇宙における重力の働きと重元素の起源についての独自の洞察を得ました。
それでも、連星がどのように形成されるかは、謎のままです。中性子星は超新星爆発で形成されることを私たちは知っています。しかし、連星中性子星を得るためには、始めるのに2つの巨大な星の連星が必要です。しかしながら、それは、二元中性子星がシステムを作り出す2つの激しい爆発に耐えるのに十分安定であり続けることを確実にするために力の正確なバランスを必要とします。
いくつかの間接的な証拠は、それらが非常にまれな種類の弱い超剥離超新星爆発で形成されることを示唆しています。しかし、これらのかすかな爆発はこれまでのところ直接検出を免れていました。超ストリップ超新星に関するこの最初の観測的証拠は、タイトな中性子星連星系の形成を理解するための機会を切り開くものです。
幼児の爆発のために天をスキャンする
私たちの超新星は、中間のPalomar Transient Factory（iPTF）調査の間に発見されました。自動化されたiPTFサーベイでは、1メートルサイズの望遠鏡に搭載された大型カメラを使って毎晩空の写真を撮り、「新しい星」を探しました。幼児の超新星を探し出し、原点を突き止めることが検索優先でした。
新しい星が見つかるたびに、調査ロボットはフォローアップのために全く異なる時間帯にいる勤務中の天文学者に直ちに警告します。この戦略は、世界規模の望遠鏡ネットワークと一緒になって、爆発しているいくつかの恒星を実際に捕らえ、爆発する直前にそれらがどのように見えるかを理解することを可能にしました。実際には、爆発後のまれな超剥離超新星の瞬間を見つけることはラッキー偶然でした！
この単一の出来事は、そのような爆発で放出された質量とエネルギー、大質量星のライフサイクル、そして連星の形成についての最初の洞察を私たちに提供しました。それでも、これらのイベントのより大きなサンプルから学ぶべきことがもっとたくさんあります。
Zwicky Transient Facilty（10倍速さで空をスキャンできるiPTFの後継者）とGROWTHと呼ばれる世界規模の望遠鏡のネットワークで、私たちはこれらのユニークな星系の理解における新しいエピソードを始めることを望む。 。
この記事は、もともとKishalay DeによってThe Conversationに掲載されました。ここで元の記事を読んでください。