電磁カタパルトの弾の様にブラックホール連星を掠めて加速されたんじゃない？と思われている超高速星。子供のころ1位だったバーナード星の倍くらい速い。以下、機械翻訳。
天の川を横切る孤独な星を追跡
ハワイの望遠鏡が市民科学者によって発見された新発見の超高速星を調査
2024年8月9日
ハワイのマウナケアとハレアカラ– 太陽は静止しているように見えますが、その軌道上の惑星は動いています。しかし、実際には太陽は天の川銀河の周りを秒速約 220 キロメートル、時速約 80万kmという驚異的な速度で周回しています。
それはとても速いように思えるかもしれないが、かすかな赤い星がさらに速く空を横切って時速約209万km（秒速600キロメートル）の速度で動いているのが発見されたとき、科学者たちは注目した。
この珍しいスピードスターは、ハワイ島マウナケアのWMケック天文台とマウイ島ハレアカラのハワイ大学天文学研究所パンスターズを含むハワイの2つの望遠鏡を使用した市民科学者と全国からの天文学者チームの努力のおかげで、初めて発見された非常に低質量の「超高速」星です。地球からわずか400光年に位置し、私たちに最も近い既知の超高速星です。
さらに驚くべきことに、この星は天の川銀河から完全に離れてしまう可能性のある異常な軌道を描いている可能性がある。
カリフォルニア大学サンディエゴ校（UC）天文学・天体物理学教授アダム・バーガッサー氏が主導したこの研究は、最近『The Astrophysical Journal Letters』誌に掲載が承認され、プレプリント形式でarXiv.orgで公開されている。
Binary Star System Supernova Explosion
CWISE J124909+362116.0（略して「J1249+36」）と名付けられたこの星は、Backyard Worlds: Planet 9プロジェクトに参加している8万人を超える市民科学者ボランティアの一部によって初めて発見されました。このプロジェクトは、NASAの広域赤外線探査衛星（WISE）ミッションによって過去14年間に収集された膨大な量のデータを綿密に調べています。このプロジェクトは、パターンを探して異常を見つけるように進化の過程でプログラムされた人間の優れた能力を活用しています。これはコンピューター技術では実現できない方法です。ボランティアはデータファイル内の移動物体にタグを付け、十分な数のボランティアが同じ物体にタグを付けると、天文学者が調査します。
J1249+36 は光速の約 0.1 パーセントの速度で移動していたため、すぐに目立っていました。
「この源が非常に興味深いものになったのは、その速度と軌道から、天の川銀河から脱出できるほどの速度で移動していることがわかったからです」とバーガッサー氏は言う。
この天体の性質をより深く理解するため、バーガッサー氏はケック天文台の近赤外線エシェレット分光器 (NIRES) を利用して赤外線スペクトルを測定した。データから、この天体が L 型準矮星であることが明らかになった。L 型準矮星とは、質量が非常に小さく、太陽よりも温度が低い星のクラスである。準矮星は天の川銀河で最も古い星である。
研究チームは、ケック天文台によるJ1249+36の組成に関する知見を、カリフォルニア大学サンディエゴ校卒業生のローマン・ゲラシモフ氏が作成した新しい大気モデルと比較した。ゲラシモフ氏は、カリフォルニア大学リーダズ研究員のエフライン・アルバラード3世氏と協力し、L型準矮星の研究に特化して調整されたモデルを作成した。
「私たちのモデルがケックのNIRESで得られたスペクトルと正確に一致したことは興奮しました」とアルバラド氏は言う。
スペクトルデータと、パンスターズやその他の地上望遠鏡からの画像データを組み合わせることで、研究チームはJ1249+36の宇宙空間での位置と速度を正確に測定し、天の川銀河内での軌道を予測することができた。
この星に刺激を与えたものは何でしょうか?
研究者たちは、J1249+36の異常な軌道を説明するために2つのシナリオに焦点を当てた。
CWISE J124909+362116.0 の速度に関する考えられる説明の 1 つを描いたアーティストによるシミュレーション。このシナリオでは、L 型準矮星は白色矮星連星系の一部であった可能性があり、白色矮星が超新星爆発を起こして L 型準矮星が放出されたと考えられます。クレジット: WM ケック天文台/アダム マカレンコ
最初のシナリオでは、J1249+36 はもともと白色矮星の低質量の伴星でした。白色矮星は、核燃料を使い果たして死滅した恒星の残存核です。伴星が白色矮星と非常に近い軌道にある場合、質量を移動させ、新星と呼ばれる周期的な爆発を引き起こす可能性があります。白色矮星が過剰な質量を集めると、崩壊して超新星として爆発する可能性があります。
「この種の超新星爆発では、白色矮星が完全に破壊されるため、伴星は解放され、元々動いていた軌道速度で飛び去ります。さらに、超新星爆発による衝撃も少し加わります」とバーガッサー氏は言う。「私たちの計算では、このシナリオが成り立つことが示されています。しかし、白色矮星はもう存在せず、おそらく数百万年前に起こった爆発の残骸はすでに散逸しているため、これが起源であるという決定的な証拠はありません。」
2 番目のシナリオでは、J1249+36 はもともと球状星団のメンバーでした。球状星団は、独特の球形からすぐにわかる、密に結びついた星の集まりです。これらの星団の中心には、さまざまな質量のブラックホールが含まれていると予測されています。これらのブラックホールは連星を形成することもあり、そのようなシステムは、偶然に近づきすぎた星にとって大きなカタパルトとなることが判明しています。
「星がブラックホール連星に遭遇すると、この三体相互作用の複雑な力学により、その星は球状星団から放り出される可能性があります」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校の天文学および天体物理学部の次期助教授カイル・クレマー氏は言う。
CWISE J124909+362116.0 の速度に関する別の説明を描いたアーティストによるシミュレーション。このシナリオでは、L 型準矮星は球状星団の一部であったが、その後、連星系ブラックホールのペアと接近遭遇し、そのシステムから追い出された可能性がある。クレジット: WM ケック天文台/アダム マカレンコ
クレマー氏は一連のシミュレーションを実行し、まれにこうした相互作用によって低質量の準矮星が球状星団から追い出され、J1249+36で観測されたものと同様の軌道を描く可能性があることを発見した。
「これは概念実証です」とクレマー氏は言う。「しかし、この星がどの球状星団のものなのかは実際にはわかりません。」 J1249+36 を過去にさかのぼって追跡すると、この星は空の非常に混雑した部分に位置し、未発見の星団が隠れている可能性がある。
これらのシナリオのどちらか、あるいは他のメカニズムが J1249+36 の軌道を説明できるかどうか判断するために、研究チームはその元素組成をより詳しく調べたいとバーガッサー氏は述べた。たとえば、白色矮星が爆発すると重元素が生成され、それが脱出中に J1249+36 の大気を「汚染」した可能性がある。天の川銀河の球状星団や衛星銀河の星にも、J1249+36 の起源を明らかにする可能性のある独特の元素組成パターンがある。
「私たちは基本的に、この星がどの系から来たのかを正確に特定する化学的な指紋を探しているのです」とゲラシモフ氏は言う。同氏はモデリング作業によって、いくつかの球状星団の低温の星の元素存在比を測定することができた。
J1249+36 の高速移動が超新星爆発によるものか、ブラックホール連星との偶然の遭遇によるものか、あるいは他のシナリオによるものかはともかく、その発見は天文学者に天の川銀河の歴史とダイナミクスについてさらに学ぶ新たな機会を提供する。
上の写真：白色矮星が超新星爆発を起こし（左）、伴星のL型準矮星が天の川銀河の向こうに飛び出すという、仮説上のJ1249+36と白色矮星の連星のアーティストによるイラスト。クレジット：WMケック天文台/アダム・マカレンコ
NIRESについて
近赤外線エシェレット分光器 (NIRES) は、カリフォルニア工科大学で主任機器科学者のキース・マシューズとトム・ソイファー教授が率いるチームによって構築されたプリズム交差分散型近赤外線分光器です。2018 年に運用が開始された NIRES は、ケック II 望遠鏡で使用するために中程度のスペクトル分解能で広い波長範囲をカバーし、スピッツァーおよび WISE 赤外線宇宙望遠鏡で見つかった非常に暗い赤色の天体、褐色矮星、高赤方偏移銀河、クエーサーを観測します。この技術は、マウント・キューバ天文学財団の寛大な支援を受けて実現しました。
WM ケック天文台について
WM ケック天文台の望遠鏡は、地球上で最も科学的成果の高い望遠鏡の 1 つです。ハワイ島のマウナケア山頂にある 2 台の 10 メートル光学/赤外線望遠鏡には、撮像装置、多天体分光器、高解像度分光器、積分視野分光計、世界をリードするレーザーガイド星補償光学システムなど、一連の高度な機器が備わっています。ここで提示されているデータの一部は、ケック天文台で取得されました。ケック天文台は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および米国航空宇宙局の科学的パートナーシップとして運営されている民間の 501(c) 3 非営利団体です。この天文台は、WM ケック財団の寛大な財政支援によって実現しました。著者は、マウナケア山頂がネイティブ ハワイアン コミュニティ内で常に果たしてきた非常に重要な文化的役割と尊敬を認識し、認めたいと考えています。この山から観測を行う機会を得られたことは、私たちにとって非常に幸運なことです。
天の川を横切る孤独な星を追跡
ハワイの望遠鏡が市民科学者によって発見された新発見の超高速星を調査
2024年8月9日
ハワイのマウナケアとハレアカラ– 太陽は静止しているように見えますが、その軌道上の惑星は動いています。しかし、実際には太陽は天の川銀河の周りを秒速約 220 キロメートル、時速約 80万kmという驚異的な速度で周回しています。
それはとても速いように思えるかもしれないが、かすかな赤い星がさらに速く空を横切って時速約209万km（秒速600キロメートル）の速度で動いているのが発見されたとき、科学者たちは注目した。
この珍しいスピードスターは、ハワイ島マウナケアのWMケック天文台とマウイ島ハレアカラのハワイ大学天文学研究所パンスターズを含むハワイの2つの望遠鏡を使用した市民科学者と全国からの天文学者チームの努力のおかげで、初めて発見された非常に低質量の「超高速」星です。地球からわずか400光年に位置し、私たちに最も近い既知の超高速星です。
さらに驚くべきことに、この星は天の川銀河から完全に離れてしまう可能性のある異常な軌道を描いている可能性がある。
カリフォルニア大学サンディエゴ校（UC）天文学・天体物理学教授アダム・バーガッサー氏が主導したこの研究は、最近『The Astrophysical Journal Letters』誌に掲載が承認され、プレプリント形式でarXiv.orgで公開されている。
Binary Star System Supernova Explosion
CWISE J124909+362116.0（略して「J1249+36」）と名付けられたこの星は、Backyard Worlds: Planet 9プロジェクトに参加している8万人を超える市民科学者ボランティアの一部によって初めて発見されました。このプロジェクトは、NASAの広域赤外線探査衛星（WISE）ミッションによって過去14年間に収集された膨大な量のデータを綿密に調べています。このプロジェクトは、パターンを探して異常を見つけるように進化の過程でプログラムされた人間の優れた能力を活用しています。これはコンピューター技術では実現できない方法です。ボランティアはデータファイル内の移動物体にタグを付け、十分な数のボランティアが同じ物体にタグを付けると、天文学者が調査します。
J1249+36 は光速の約 0.1 パーセントの速度で移動していたため、すぐに目立っていました。
「この源が非常に興味深いものになったのは、その速度と軌道から、天の川銀河から脱出できるほどの速度で移動していることがわかったからです」とバーガッサー氏は言う。
この天体の性質をより深く理解するため、バーガッサー氏はケック天文台の近赤外線エシェレット分光器 (NIRES) を利用して赤外線スペクトルを測定した。データから、この天体が L 型準矮星であることが明らかになった。L 型準矮星とは、質量が非常に小さく、太陽よりも温度が低い星のクラスである。準矮星は天の川銀河で最も古い星である。
研究チームは、ケック天文台によるJ1249+36の組成に関する知見を、カリフォルニア大学サンディエゴ校卒業生のローマン・ゲラシモフ氏が作成した新しい大気モデルと比較した。ゲラシモフ氏は、カリフォルニア大学リーダズ研究員のエフライン・アルバラード3世氏と協力し、L型準矮星の研究に特化して調整されたモデルを作成した。
「私たちのモデルがケックのNIRESで得られたスペクトルと正確に一致したことは興奮しました」とアルバラド氏は言う。
スペクトルデータと、パンスターズやその他の地上望遠鏡からの画像データを組み合わせることで、研究チームはJ1249+36の宇宙空間での位置と速度を正確に測定し、天の川銀河内での軌道を予測することができた。
この星に刺激を与えたものは何でしょうか?
研究者たちは、J1249+36の異常な軌道を説明するために2つのシナリオに焦点を当てた。
CWISE J124909+362116.0 の速度に関する考えられる説明の 1 つを描いたアーティストによるシミュレーション。このシナリオでは、L 型準矮星は白色矮星連星系の一部であった可能性があり、白色矮星が超新星爆発を起こして L 型準矮星が放出されたと考えられます。クレジット: WM ケック天文台/アダム マカレンコ
最初のシナリオでは、J1249+36 はもともと白色矮星の低質量の伴星でした。白色矮星は、核燃料を使い果たして死滅した恒星の残存核です。伴星が白色矮星と非常に近い軌道にある場合、質量を移動させ、新星と呼ばれる周期的な爆発を引き起こす可能性があります。白色矮星が過剰な質量を集めると、崩壊して超新星として爆発する可能性があります。
「この種の超新星爆発では、白色矮星が完全に破壊されるため、伴星は解放され、元々動いていた軌道速度で飛び去ります。さらに、超新星爆発による衝撃も少し加わります」とバーガッサー氏は言う。「私たちの計算では、このシナリオが成り立つことが示されています。しかし、白色矮星はもう存在せず、おそらく数百万年前に起こった爆発の残骸はすでに散逸しているため、これが起源であるという決定的な証拠はありません。」
2 番目のシナリオでは、J1249+36 はもともと球状星団のメンバーでした。球状星団は、独特の球形からすぐにわかる、密に結びついた星の集まりです。これらの星団の中心には、さまざまな質量のブラックホールが含まれていると予測されています。これらのブラックホールは連星を形成することもあり、そのようなシステムは、偶然に近づきすぎた星にとって大きなカタパルトとなることが判明しています。
「星がブラックホール連星に遭遇すると、この三体相互作用の複雑な力学により、その星は球状星団から放り出される可能性があります」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校の天文学および天体物理学部の次期助教授カイル・クレマー氏は言う。
CWISE J124909+362116.0 の速度に関する別の説明を描いたアーティストによるシミュレーション。このシナリオでは、L 型準矮星は球状星団の一部であったが、その後、連星系ブラックホールのペアと接近遭遇し、そのシステムから追い出された可能性がある。クレジット: WM ケック天文台/アダム マカレンコ
クレマー氏は一連のシミュレーションを実行し、まれにこうした相互作用によって低質量の準矮星が球状星団から追い出され、J1249+36で観測されたものと同様の軌道を描く可能性があることを発見した。
「これは概念実証です」とクレマー氏は言う。「しかし、この星がどの球状星団のものなのかは実際にはわかりません。」 J1249+36 を過去にさかのぼって追跡すると、この星は空の非常に混雑した部分に位置し、未発見の星団が隠れている可能性がある。
これらのシナリオのどちらか、あるいは他のメカニズムが J1249+36 の軌道を説明できるかどうか判断するために、研究チームはその元素組成をより詳しく調べたいとバーガッサー氏は述べた。たとえば、白色矮星が爆発すると重元素が生成され、それが脱出中に J1249+36 の大気を「汚染」した可能性がある。天の川銀河の球状星団や衛星銀河の星にも、J1249+36 の起源を明らかにする可能性のある独特の元素組成パターンがある。
「私たちは基本的に、この星がどの系から来たのかを正確に特定する化学的な指紋を探しているのです」とゲラシモフ氏は言う。同氏はモデリング作業によって、いくつかの球状星団の低温の星の元素存在比を測定することができた。
J1249+36 の高速移動が超新星爆発によるものか、ブラックホール連星との偶然の遭遇によるものか、あるいは他のシナリオによるものかはともかく、その発見は天文学者に天の川銀河の歴史とダイナミクスについてさらに学ぶ新たな機会を提供する。
上の写真：白色矮星が超新星爆発を起こし（左）、伴星のL型準矮星が天の川銀河の向こうに飛び出すという、仮説上のJ1249+36と白色矮星の連星のアーティストによるイラスト。クレジット：WMケック天文台/アダム・マカレンコ
NIRESについて
近赤外線エシェレット分光器 (NIRES) は、カリフォルニア工科大学で主任機器科学者のキース・マシューズとトム・ソイファー教授が率いるチームによって構築されたプリズム交差分散型近赤外線分光器です。2018 年に運用が開始された NIRES は、ケック II 望遠鏡で使用するために中程度のスペクトル分解能で広い波長範囲をカバーし、スピッツァーおよび WISE 赤外線宇宙望遠鏡で見つかった非常に暗い赤色の天体、褐色矮星、高赤方偏移銀河、クエーサーを観測します。この技術は、マウント・キューバ天文学財団の寛大な支援を受けて実現しました。
WM ケック天文台について
WM ケック天文台の望遠鏡は、地球上で最も科学的成果の高い望遠鏡の 1 つです。ハワイ島のマウナケア山頂にある 2 台の 10 メートル光学/赤外線望遠鏡には、撮像装置、多天体分光器、高解像度分光器、積分視野分光計、世界をリードするレーザーガイド星補償光学システムなど、一連の高度な機器が備わっています。ここで提示されているデータの一部は、ケック天文台で取得されました。ケック天文台は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および米国航空宇宙局の科学的パートナーシップとして運営されている民間の 501(c) 3 非営利団体です。この天文台は、WM ケック財団の寛大な財政支援によって実現しました。著者は、マウナケア山頂がネイティブ ハワイアン コミュニティ内で常に果たしてきた非常に重要な文化的役割と尊敬を認識し、認めたいと考えています。この山から観測を行う機会を得られたことは、私たちにとって非常に幸運なことです。
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