爆発した星のウェッブの眺めに研究者ら唖然とする

爆発した星のウェッブの眺めに研究者ら唖然とする
2023年12月11日
ESA / 科学 & 探査 / 宇宙科学 / ウェッブ
ホリデー ツリーの完璧な場所にすぐに飾れる光沢のある丸い飾りのように、超新星残骸カシオペア A (Cas A) が、NASA/ESA/CSA ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡からの新しい画像で輝いています。 しかし、この場面は諺にあるような静かな夜ではなく、すべてが穏やかではありません。

ウェブの NIRCam (近赤外線カメラ) による Cas A の観察では、これらの波長では以前は到達できなかった解像度で、非常に激しい爆発が示されています。 この高解像度の外観は、星が爆発する前に、星がガス放出口に衝突する膨張する物質の殻の複雑な詳細を明らかにします。


Cas A は、全宇宙で最もよく研究されている超新星残骸の 1 つです。 長年にわたり、NASA/ESA ハッブル宇宙望遠鏡を含む地上および宇宙の天文台は、物体のボロボロの残骸の多波長画像を共同で収集してきました。


しかし、天文学者たちは現在、Cas A の研究において新たな時代に入っています。2023年4月、ウェッブの MIRI (中間赤外線観測装置) がこの物語を開始し、超新星残骸の内殻内の新たな予期せぬ特徴を明らかにしました。 しかし、こうした特徴の多くは新しいNIRCam画像では見えず、天文学者らはその理由を調査している。

赤外線は私たちの目には見えないため、画像処理業者や科学者はこれらの光の波長を目に見える色で表します。 Cas A のこの最新の画像では、NIRCam のさまざまなフィルターに色が割り当てられており、それらの色はそれぞれ、オブジェクト内で発生しているさまざまな活動を示唆しています。

一見すると、NIRCam 画像は MIRI 画像よりも色彩が少ないように見えるかもしれません。 ただし、これは情報が少ないという意味ではなく、単に物体の材料が光を発している波長に帰着します。

Cas A (NIRCam と MIRI の比較)
ウェブの最新の画像で最も目立つ色は、超新星残骸の内殻を構成する明るいオレンジと明るいピンクの塊です。 ウェッブのかみそりのように鋭い視界は、恒星自体からの硫黄、酸素、アルゴン、ネオンで構成されるガスの最も小さな塊を検出することができます。 このガスには塵と分子の混合物が埋め込まれており、最終的には新しい星や惑星系に組み込まれることになります。 破片のフィラメントの中には、ウェッブでも分解できないほど小さすぎるものもあります。これは、直径が160億km (約100天文単位) に匹敵するか、それ未満であることを意味します。 これに対し、Cas A の全体の長さは10光年、つまり約96兆kmです。

ウェッブ宇宙望遠鏡による Cas A の新しい近赤外線画像と中赤外線画像を比較すると、不思議なことに、その内部空洞と最外殻には色がありません。 MIRI の画像では濃いオレンジ色と赤として見えていた主内部シェルの周囲が、キャンプファイヤーの煙のように見えます。 これは、超新星爆発波が周囲の星周物質に衝突している場所を示しています。 星周物質内の塵は温度が低すぎるため、近赤外線の波長では直接検出できませんが、中赤外線では発光します。

研究者らは、この白色は近赤外線を含む電磁スペクトル全体で放射されるシンクロトロン放射光であると結論付けています。 これは、極度の高速で移動し、磁力線の周りを螺旋を描く荷電粒子によって生成されます。 シンクロトロン放射光は、内部空洞の下半分にある泡状の殻にも見えます。

また、近赤外線画像では見られないのは、Cas A の中央空洞にある緑色の光のループで、これは中赤外線で光り、研究チームによって適切に「グリーン モンスター」と呼ばれています。 この機能は、研究者が初めて見たとき、「理解するのが難しい」と評されました。

グリーン モンスターの「緑色」は NIRCam では見えませんが、その領域の近赤外線に残っているものは、その神秘的な特徴についての洞察を提供する可能性があります。 MIRI 画像で見える円形の穴は、NIRCam 画像では白と紫の発光でかすかに輪郭が描かれています。これはイオン化したガスを表しています。 研究者らは、これは超新星破片が星を突き抜けて、爆発する前に星が残したガスを削ったためだと考えている。

研究者らは、NIRCam の視野の右下隅にある 1 つの魅力的な特徴にも完全に驚かされました。 彼らは、その大きな縞模様の塊をベイビー・キャスAと呼んでいます。それは、主要な超新星の子孫のように見えるためです。

これは軽いエコーです。 星の遠い昔の爆発からの光が到達し、遠くの塵を温め、冷えるにつれて輝きます。 塵のパターンの複雑さと、Baby Cas A が Cas A 自体に明らかに近接していることは、研究者にとって特に興味深いものです。 実際、ベイビー・キャスAは超新星残骸の約170光年後方に位置している。

ウェッブの新しい肖像画には、他にもいくつかの小さな光のエコーが散在しています。

Cas A 超新星残骸は 11,000 光年離れたカシオペア座にあります。 私たちの見解では、約 340 年前に爆発したと推定されています。

詳しくは
ウェッブは、これまで宇宙に打ち上げられた中で最大かつ最も強力な望遠鏡です。 国際協力協定に基づき、ESA はアリアン 5 ロケットを使用して望遠鏡の打ち上げサービスを提供しました。 ESAはパートナーと協力して、ウェッブミッションに適応したアリアン5の開発と認定、およびアリアンスペースによる打ち上げサービスの調達を担当しました。 ESA はまた、主力分光器 NIRSpec と、国から資金提供を受けた欧州研究機関のコンソーシアム (MIRI ヨーロッパ コンソーシアム) が JPL およびアリゾナ大学と協力して設計、構築した中赤外線装置 MIRI の 50% を提供しました。

ウェッブは、NASA、ESA、およびカナダ宇宙機関 (CSA) 間の国際パートナーシップです。

esawebb.org でリリース