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ミッシングリンクが見つかりました: 超新星はブラックホールや中性子星を生じます

2024-01-12 21:35:19 | 恒星
ミッシングリンクが見つかりました: 超新星はブラックホールや中性子星を生じます
2024年1月10日

明るい青白い点がこの画像の右上の方にあります。 その周囲には赤と黒の雲があり、この場所から外側に向かって縞模様になっているように見えます。 背景の左下に、大きな白い円形の物体が座っています。
天文学者たちは、大質量星の爆発的な死と、宇宙で最もコンパクトで謎に満ちた天体であるブラック ホールと中性子星の形成との間に直接的な関係があることを発見しました。 ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡 (ESO の VLT) と ESO の新技術望遠鏡 (NTT) の助けを借りて、2 つのチームは近くの銀河での超新星爆発の余波を観察することができ、超新星爆発が残した謎のコンパクトな物体の証拠を発見しました。 後ろに。

大質量星が寿命を迎えると、自らの重力で急速に崩壊し、超新星として知られる激しい爆発が起こります。 天文学者たちは、爆発の興奮の後に残るのは、星の超高密度の核、つまりコンパクトな残骸であると信じています。 星の質量に応じて、コンパクトな残骸は中性子星(小さじ一杯の物質の重さが地球上で約1兆キログラムになるほど密度の高い天体)、またはブラックホール(何も存在しない天体)のいずれかになります。 光でも逃げられる。

天文学者たちは、約1000年前に星が爆発したときに残されたガス雲であるかに星雲内で中性子星を発見するなど、過去のこの一連の出来事を示唆する多くの手がかりを発見している。 しかし、彼らはこのプロセスがリアルタイムで起こるのをこれまで見たことがなかった。つまり、超新星がコンパクトな残骸を残したという直接的な証拠は、とらえどころのないままだということを意味する。 「私たちの研究では、このような直接的なつながりを確立しています」と、イスラエルのワイツマン科学研究所の研究者であり、本日ネイチャー誌に掲載され、ニューオーリンズで開催された第243回アメリカ天文学会会議で発表された研究の筆頭著者であるピン・チェン氏は言う。 、米国。

研究者らに幸運が訪れたのは、2022年5月、南アフリカのアマチュア天文学者ベルト・モナード氏が、7500万光年離れた近くの銀河NGC 157の渦巻き腕の中に超新星SN 2022jliを発見したときだった。 2 つの別々のチームがこの爆発の余波に注目し、爆発が独特の挙動を示すことを発見しました。

爆発後、ほとんどの超新星は時間の経過とともに明るさが消えていきます。 天文学者らは、爆発の「光度曲線」が滑らかで徐々に減少していることを観察しています。 しかし、SN 2022jli の挙動は非常に独特で、全体の明るさが低下するにつれて、スムーズに低下するのではなく、約 12 日ごとに上下に振動します。 「SN 2022jliのデータでは、増光と減光の繰り返しが見られます」と、北アイルランドのクイーンズ大学ベルファストの博士課程の学生であるトーマス・ムーア氏は言う。彼は昨年末に天体物理学ジャーナルに発表された超新星研究を主導した人物である。 「超新星光度曲線において、多くのサイクルにわたって繰り返される周期的振動が検出されたのはこれが初めてである」とムーア博士は論文で述べている。

ムーア氏とチェン氏の両チームは、SN 2022jli星系に複数の星が存在することでこの挙動が説明できると考えている。 実際、いわゆる連星系において、大質量星が伴星とともに軌道上を周回することは珍しいことではなく、SN 2022jliを引き起こした星も例外ではありませんでした。 しかし、この星系で注目すべき点は、伴星がパートナーの非業の死を乗り越えて生き残ったように見え、コンパクトな残骸と伴星という2つの天体がおそらくお互いの軌道を回り続けていることである。

ムーアチームが収集したデータには、チリのアタカマ砂漠でのESOのNTTとの観測も含まれていましたが、2つの天体間の相互作用がどのようにして光度曲線の高低を引き起こしたのかを正確に特定することはできませんでした。 しかし、チェンチームには追加の観察がありました。 彼らは、ムーアチームが検出したのと同じシステムの可視輝度の規則的な変動を発見し、システム内での水素ガスの周期的な動きとガンマ線のバーストも発見しました。 彼らの観測は、やはりチリにあるESOのVLTのXシューターを含む、地上と宇宙に設置された一連の機器のおかげで可能になりました。

すべての手がかりを総合すると、伴星が超新星爆発中に放出された物質と相互作用したとき、その水素に富んだ大気は通常よりも膨らんだという点で両研究チームは概ね同意している。 そして、爆発後に残されたこのコンパクトな物体が、その軌道上にある伴星の大気中を駆け抜けると、水素ガスを盗み、自身の周囲に物質の熱い円盤を形成することになる。 この周期的な物質の窃盗、つまり降着は大量のエネルギーを放出し、それが観測で定期的な明るさの変化として検出されました。

研究チームは、コンパクトな物体自体から発せられる光を観察することはできなかったが、このエネルギー的な盗みは、伴星のふくらんだ大気から物質を引き寄せます。目に見えない中性子星、またはおそらくブラックホールによるものだけであると結論付けた。
「私たちの研究は、考えられるすべての証拠を集めてパズルを解くようなものです」とチェン氏は言います。 「すべてのピースが並んでいると、真実につながる。」

ブラックホールや中性子星の存在が確認されているが、この謎の星系については、このコンパクト天体の正確な性質やこの連星系にどのような結末が待ち受けているのかなど、解明すべきことがまだたくさんある。 今年後半に運用開始が予定されている ESO の超大型望遠鏡などの次世代望遠鏡がこれに役立ち、天文学者はこのユニークなシステムの前例のない詳細を明らかにできるようになります。

詳しくは
この研究は 2 つの論文で発表されました。 P. Chen 率いるチームは、「A 12.4 day periodicity in a close binary system after a supernova」と題した論文を Nature 誌に発表しました (doi: 10.1038/s41586-023-06787-x)。

チームは、P. Chen (イスラエル、ワイツマン科学研究所素粒子物理学および天体物理学科 [ワイツマン研究所])、A. Gal-Yam (ワイツマン研究所)、J. Sollerman (オスカー クライン センター、部門) で構成されています。 スウェーデン、ストックホルム大学天文学博士 [OKC DoA])、S. Schulze (スウェーデン、ストックホルム大学物理学科、オスカー クライン センター [OKC DoP])、R. S. Post (ポスト天文台、レキシントン、米国)、C. Liu (米国ノースウェスタン大学物理天文学部 [ノースウェスタン]、米国ノースウェスタン大学天体物理学学際探査研究センター [CIERA])、E. O. Ofek (ワイツマン研究所)、K. K. Das (カリフォルニア研究所ケーヒル天体物理学センター) 米国工科大学 [ケイヒル センター])、C. フレムリング (米国カリフォルニア工科大学 [COO] カリフォルニア工科大学光学天文台、米国カリフォルニア工科大学 [PMA] 物理学、数学および天文学部門)、A. ホレシュ (イスラエル、エルサレムのヘブライ大学ラカ物理学研究所)、B. カッツ (ワイツマン研究所)、D. クシュニール (ワイツマン研究所)、M. M. カスリワル (ケーヒル センター)、S. R. クルカルニ (ケーヒル センター)、D. リウ (南) -中国雲南大学西部天文学研究所 [雲南省])、X. Liu (雲南省)、A. A. Miller (北西部、雲南省) CIERA)、K. Rose (オーストラリア、シドニー大学物理学部シドニー天文学研究所)、E. Waxman (ワイツマン研究所)、S. Yang (OKC DoA、河南科学アカデミー、中国)、Y. Yao (ケイヒル センター)、B. ザッカイ (ワイツマン研究所)、E. C. ベルム (米国ワシントン大学天文学部 DIRAC 研究所)、R. デカニー (COO)、A. J. ドレイク (PMA)、Y. ファン (雲南省)、 J. P. U. Fynbo (The Cosmic DAWN Center、デンマーク、Niels Bohr Institute、コペンハーゲン大学、デンマーク)、S. L. Groom (IPAC、カリフォルニア工科大学、米国 [IPAC])、G. Helou (IPAC)、I. Irani (Weizmann Institute) )、T. J. du Laz (PMA)、X. Liu (雲南省)、P. A. Mazzali (天体物理学研究所、リバプール ジョン ムーアズ大学、英国、マックス プランク天体物理学研究所、ドイツ)、J. D. Neill (PMA)、Y.-J. Qin (PMA)、R. L. Riddle (COO)、A. Sharon (Weizmann Institute)、N. L. Strotjohann (Weizmann Institute)、A. Wold (IPAC)、L. Yan (COO)。

T. ムーア率いるチームは、「SN 2022jli: A Type 1c Supernova with Periodic Modulation of Its Light Curve and an Unusually Long Rise」と題する論文を The Astrophysical Journal Letters (doi: 10.3847/2041-8213/acfc25) に発表しました。

T. ムーア (英国クイーンズ大学ベルファスト [クイーンズ] 天体物理学研究センター)、S. J. Smartt (クイーンズ; オックスフォード大学物理学科、英国 [オックスフォード])、M. ニコル (クイーンズ)、S. Srivastav (クイーンズ) 、H. F. Stevance (オックスフォード; オークランド大学物理学科、ニュージーランド)、D. B. Jess (クイーンズ; カリフォルニア州立大学ノースリッジ物理学および天文学部、米国)、S. D. T. Grant (クイーンズ)、M. D. フルトン (クイーンズ)、 L. ローズ (オックスフォード)、S. A. シム (クイーンズ)、R. 平井 (OzGrav: オーストラリア研究評議会重力波発見センター オブ エクセレンス、オーストラリア、モナッシュ大学物理天文学部、オーストラリア)、P. Podsiadlowski (大学) オックスフォード、英国)、J. P. アンダーソン (ヨーロッパ南天天文台、チリ、ミレニアム天体物理学 MAS 研究所、チリ)、C. アシャル (米国バージニア工科大学物理学科)、W. ベイト (クイーンズ)、R. フェンダー (オックスフォード) )、C. P. Gutiérrez (スペイン、カタルーニャ教育研究所 [IEEC]; スペイン、UAB キャンパスの宇宙科学研究所 [ICE、CSIC])、D. A. Howell (ラス クンブレス天文台、米国 [ラス クンブレス]); カリフォルニア大学サンタバーバラ校物理学科 [UCSB])、M. E. Huber (ハワイ大学天文学研究所、米国 [ハワイ])、C. Inserra (天体物理学研究技術カーディフハブ、 カーディフ大学、英国)、G. Leloudas (DTU Space、国立宇宙研究所、デンマーク工科大学、デンマーク)、L. A. G. Monard (クラインカルー天文台、南アフリカ)、T. E. ミュラー-ブラボー (IEEC; ICE、CSIC)、B. J. Shappee ( ハワイ)、K.W.スミス(クイーンズ)、G.テレラン(ラス・カンブレス)、J.トンリー(ハワイ)、M.A.タッカー(天文学省)
オハイオ州立大学です。 オハイオ州立大学物理学科。 米国オハイオ州立大学宇宙論・天体粒子物理学センター、D. R. Young (Queen's)、A. Aamer (Queen's、バーミンガム大学重力波天文学研究所、英国 [IGWA]、英国バーミンガム [バーミンガム])、T .-W. Chen (台湾、国立中央大学天文学大学院)、F. Ragosta (INAF、ローマ天文台、イタリア、宇宙科学データセンター - ASI、イタリア)、L. Galbany (IEEC、ICE、CSIC)、Gromadzki (ワルシャワ大学天文台、ポーランド)、L. Harvey(ダブリントリニティカレッジ物理学部)、P. Hoeflich(米国フロリダ州立大学物理学科)、C. McCully(サミット)、M. Newsome (サミット; UCSB)、E. P. Gonzalez (サミット; UCSB)、C. Pellegrino (サミット; UCSB)、P. Ramsden (バーミンガム; IGWA)、M. Perez-Torres (Institute)、アンダルシア天体物理学 (IAA) -CSIC)、スペイン。

ヨーロッパ南天天文台 (ESO) は、世界中の科学者が万人の利益のために宇宙の秘密を発見できるようにします。 私たちは、天文学者が刺激的な問題に取り組み、天文学の魅力を広めるために使用する世界クラスの天文台を地上で設計、建設、運営し、天文学のための国際協力を推進しています。 1962 年に政府間組織として設立され、現在 ESO は 16 の加盟国 (オーストリア、ベルギー、チェコ共和国、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、英国)、開催国のチリ、そして戦略的パートナーとしてのオーストラリアと協力します。 ESO の本部とビジター センターおよびプラネタリウムである ESO スーパーノヴァはドイツのミュンヘンの近くにあり、チリのアタカマ砂漠には私たちの望遠鏡があります。 ESO は、ザ チェア、パラナル、チャナントールの 3 つの観測サイトを運営しています。 Paranal では、ESO は超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、さらに VISTA などの測量望遠鏡を運用しています。 ESOはまた、世界最大かつ最も感度の高いガンマ線天文台であるチェレンコフ望遠鏡アレイ南をホストし、運営する予定です。 ESO は国際的なパートナーと協力して、ミリメートルおよびサブミリメートルの範囲で空を観測する施設であるチャナントールでアルマ望遠鏡を運営しています。 パラナル近郊のセロ・アルマゾネスで、私たちは「世界最大の空の目」であるESOの超大型望遠鏡を建設しています。 私たちはチリのサンティアゴにあるオフィスから国内での事業をサポートし、チリのパートナーや社会と関わります。


リンク
チェンら。の論文
ムーアらによる論文
VLTの写真
NTTの写真
ESO の超大型望遠鏡について詳しくは、専用 Web サイトプレスキットをご覧ください。


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