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珍しい爆発する星からの偏光を測定することによって、天体物理学者と天文学者の国際チームは、タイプIa超新星とそれが爆発した独特の星系の最初の詳細な画像を解明しました。
研究者たちは、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡を使用して、以前は伴星から吹き飛ばされていた、塵やガスの平らで密集した塊のディスクの中で超新星2002icが爆発したことを突き止めました。彼らの研究は、これとタイプIa超新星の他のいくつかの前駆体が、私たちの天の川銀河でよく知られている原始惑星系星雲として知られている天体に似ていることを示唆しています。
Lifan Wang of Lawrence Berkeley National Laboratory、Dietrich Baade of the European Southern Observatory（ESO）、Peter H？flich and J. Craig Wheeler of Texas University of Austin、Koji Kawabata of the National Astronomical Observatory of Japan、Ken'ichi東京大学の野本がAstrophysical Journal Lettersの2004年3月20日号でその発見を報告しています。
タイプに超新星をキャストする
超新星は、スペクトルに表示される要素に従ってラベル付けされます。タイプIスペクトルには水素線がありませんが、タイプIIスペクトルには水素線があります。 SN 2002icが異常なのは、そのスペクトルが他の点では典型的なタイプIa超新星に似ているが、強い水素輝線を示すことです。
タイプIIおよび他のいくつかの超新星は、非常に重い星のコアが崩壊して爆発したときに発生し、非常に密度の高い中性子星またはブラックホールさえ残します。 Ia型超新星は、しかし、非常に異なるメカニズムで爆発します。
「タイプIa超新星は金属の火の玉です」と、超新星分光偏光測定の分野のパイオニアであるバークレーラボの王は説明します。 「タイプIaには水素もヘリウムもありませんが、鉄はたくさんありますが、放射性ニッケル、コバルト、チタン、少量のシリコン、少しの炭素と酸素があります。したがって、その祖先の1つは、炭素酸素の白色矮星を残すように進化した古い星である必要があります。しかし、核燃料としての炭素と酸素は簡単には燃えません。どうして白い矮星が爆発するのですか？」
最も広く受け入れられているタイプIaモデルは、白色の小人（おおよそ地球のサイズであるが、太陽の質量の大部分をパッキングしている）が、チャンドラセカール限界として知られる1.4の太陽の質量に達するまで、軌道を回る仲間から物質を降着させると想定しています。いまや超高密度の白色矮星は強力な熱核爆発で点火し、スターダストしか残しません。
他の計画には、2人の白い小人の合併や、より若い自己によって流された問題を再説明する孤独な白い小人さえ含まれます。 30年間の検索にもかかわらず、SN 2002icの発見とその後の分光偏光分析研究まで、どのモデルについても確固たる証拠はありませんでした。
2002年11月、バークレー研究所に拠点を置くエネルギー省の近くの超新星工場のMichael Wood-Vaseyと彼の同僚は、その爆発がほぼ10億光年先の匿名の銀河で検出された直後に、SN 2002icの発見を報告しました。星座うお座。
2003年8月、カーネギー天文台とその同僚のマリオハムイは、SN 2002icの豊富な水素リッチガスの発生源は、いわゆる漸近巨大分岐（AGB）星である可能性が高いと報告しました。太陽の3倍から8倍の質量のある生命—水素、ヘリウム、塵の外側の層を吹き飛ばした後、白い矮星を残すような星のようなものです。
さらに、この一見自己矛盾した超新星—水素を含むタイプIa —は、以前はタイプIInと指定されていた他の水素に富む超新星に実際似ていました。これは、タイプIa超新星は確かに非常に類似しているが、それらの先祖の間に大きな違いがあるかもしれないことを次に示唆しました。
タイプIa超新星は非常に似ていて非常に明るいため（銀河全体よりも明るいかまたは明るい）、宇宙距離と宇宙の膨張を測定するための最も重要な天文標準キャンドルとなっています。 1998年初頭、遠方のタイプIa超新星に関する数十回の観測を分析した後、オーストラリアに拠点を置く高Z超新星探査チームのライバルとともに、バークレー研究所に拠点を置くエネルギー省の超新星宇宙プロジェクトのメンバーは、驚くべき発見を発表しました。宇宙の拡大が加速しています。
その後、宇宙論者は、宇宙の3分の2以上が「ダークエネルギー」と呼ばれる神秘的な何かで構成されていると判断しました。しかし、暗黒エネルギーについてもっと学ぶには、どのような星系がそれらをトリガーするかについてのより良い知識を含む、はるかに遠いタイプIa超新星の注意深い研究に依存するでしょう。
分光偏光測定による構造の画像化
SN 2002icの分光偏光分析は、タイプIaシステムの最も詳細な画像を提供しています。偏光測定は、光波の方向を測定します。たとえば、ポラロイドサングラスは、平面からの反射光の一部を遮ったときに水平偏光を「測定」します。しかし、塵の雲や星の爆発のようなオブジェクトでは、光は表面から反射されず、粒子や電子から散乱されます。
ダストクラウドまたは爆発が球形で均一に滑らかな場合、すべての方向が等しく表現され、正味の分極はゼロになります。しかし、オブジェクトが球形ではない場合（たとえば、ディスクや葉巻のような形）、より多くの光が他の方向よりもいくつかの方向に振動します。
非常に顕著な非対称性であっても、正味の分極が1％を超えることはほとんどありません。したがって、強力な超大型望遠鏡を使用していても、ESO分光偏光測定装置が微弱なSN 2002icを測定することは困難でした。必要な高品質の偏光測定と分光データを取得するために、4つの異なる夜に数時間の観察が必要でした。
チームの観察は、SN 2002icが最初に検出されてからほぼ1年後に行われました。超新星はかなり暗くなっていたが、その顕著な水素輝線は6倍明るい。分光法により、天文学者は高速での爆発から外側に拡大する噴出物が周囲の厚い水素に富む物質にぶつかっていた、ハミーと彼の仲間の観測を確認しました。
しかし、新しい偏光分析研究だけが、この問題のほとんどが薄いディスクとして形作られていることを明らかにすることができました。分極化は、爆発からの高速エジェクタとダスト粒子および動きの遅い周囲物質中の電子との相互作用によるものと思われます。超新星が最初に観測されてから長い間水素線が明るくなったため、天文学者は、円盤が密集した塊を含み、白色矮星が爆発するずっと前に配置されていたと推定しました。
「これらの驚くべき結果は、SN 2002icの始祖が私たちの天の川の天文学者によく知られている天体、すなわち原始惑星系星雲に著しく類似していたことを示唆しています」とWangは言います。これらの星雲の多くは、漸近巨大枝星の吹き飛ばされた外殻の残骸です。そのような星は、急速に回転すると、薄く不規則な円盤を投げ落とします。
タイミングの問題
白色矮星がチャンドラセカールの限界に到達するのに十分な材料を収集するには、100万年程度かかります。対照的に、AGBスターは大量の物質を比較的早く失います。原始惑星系星雲相は一時的なものであり、吹き飛ばされた物質が消散するまで数百年から数千年しか続かない。 「それは小さなウィンドウです」とWang氏は言い、残りのコア（それ自体が白い矮星）が爆発するのに十分な物質を再付着するのに十分な時間ではありません。
したがって、SN 2002icシステムの白色矮星の伴侶は、星雲が形成されるずっと前からすでに忙しく物質を収集していた可能性が高いです。原始惑星のフェーズは数百年しか続かないため、タイプIa超新星の進化には通常100万年かかると仮定すると、すべてのタイプIa超新星の約1000分の1がSN 2002icに似ていると予想されます。 Wang氏は、「特定のスペクトルおよび偏光特性を示すものはまだ少ないが、「星周物質を含む他のタイプIa超新星を探すことは非常に興味深い」と語った。
それでも、VLTを使用した偏光測定プロジェクトの主任研究者であるディートリッヒバーデ氏は、「SN 2002icの観測を説明できるように、すべてのタイプIa超新星は基本的に同じであるとの仮定です」と述べています。
異なる軌道特性と異なる種類の恒星進化の仲間の二元系は、降着モデルを通じて、同様の爆発を引き起こす可能性があります。 Baade氏は、「SN 2002icの一見奇妙なケースは、これらのオブジェクトが実際に非常によく似ているという強力な証拠を提供しています。それらの光度曲線の驚くべき類似性が示唆しています。」
ガスとダストの分布を示すことにより、分光偏光測定は、質量、年齢、進化状態、およびそれらの前駆体システムの軌道が大きく異なる場合でも、タイプIa超新星が非常に似ている理由を示しています。
バークレー研究所は、カリフォルニア州バークレーにある米国エネルギー省の国立研究所です。未分類の科学研究を実施し、カリフォルニア大学が管理しています。当社のウェブサイトhttp://www.lbl.govにアクセスしてください。
元のソース：Berkeley Labニュースリリース
