超新星残骸カシオペアAのチャンドラX線観測所の画像。クレジット：NASA / CXC
超新星残骸カシオペアA（Cas A）は常に謎です。この超新星を生み出した爆発は明らかに強力な出来事でしたが、300年以上前に発生した爆発の視覚的な明るさは、通常の超新星よりもはるかに低く、実際、1600年代には見落とされていました。なぜ。もう1つの謎は、Cas Aを生み出した爆発が中性子星を残したか、ブラックホールを残したか、まったく何も残さなかったかです。しかし、1999年に天文学者はCas Aのコアで未知の明るい天体を発見しました。今、チャンドラX線天文台での新しい観測は、この天体が中性子星であることを示しています。しかし、謎はそこで終わりません。この中性子星は炭素の雰囲気を持っています。このような大気がこのような小さくて密度の高い物体の周りで検出されたのはこれが初めてです。
アルバータ大学のクレイグ・ハインケ氏は、核心にある物体は非常に小さく、幅が約20 kmであることから、中性子星であることを識別するのに重要であると述べた。ハインケは、11月5日号のNatureに掲載された論文について、英国サウサンプトン大学のWynn Hoと共著しています。
「私たちが知っているこの2種類の星は、中性子星とブラックホールだけです」とハインケはSpace Magazineに語った。 「ブラックホールから光が漏れないため、これがブラックホールであることを除外できます。したがって、ブラックホールから見えるX線は、実際にはブラックホールに落下した物質からのものです。同じX線を2回見ることはないので、このようなX線は非常に変動しますが、このオブジェクトの明るさの変動は見られません。」
ハインケ氏によると、チャンドラX線天文台は、このような明るい超新星残骸の内部でこの物体を観察するのに十分な鋭さを持つ、唯一の望遠鏡です。
しかし、この中性子星の最も珍しい側面は、その炭素大気です。中性子星はほとんど中性子でできていますが、10 cmの非常に高温の大気を含む、表面に通常物質の薄層があります。以前に研究された中性子星はすべて水素雰囲気を持っています。これは、中性子星の強い重力が大気を層化し、最軽量の元素である水素を上に置くために予想されます。
しかし、Cas Aのこのオブジェクトではそうではありません。
「中性子星のX線放射のモデルをいくつかの異なる大気で作成することができました」とハインケは電子メールのインタビューで述べました。 「私たちが見るすべてのデータを説明できるのは炭素大気だけなので、この中性子星が炭素大気を持っていることはかなりわかります。中性子星で別の大気を見たのは初めてです。」
炭素大気のごく一部を示す、アーティストのCas Aの中性子星の印象。地球の大気は中性子星と同じスケールで表示されます。クレジット：NASA / CXC / M.Weiss
それで、ハインケと彼のチームはこの中性子星に水素とヘリウムの欠如をどのように説明しますか？ Cas Aを赤ちゃんだと考えてください。
「私たちは、この天体の年齢が非常に若いため、数千年前の他の中性子星と比較して、わずか330年前の柔らかい年齢でそれが見られると理解していると思います」と彼は言った。 「この中性子星を作り出した超新星爆発の最中（星の中心が原子核よりも信じられないほど高い密度で都市サイズの物体に崩壊するとき）、中性子星は最高10億まで高温に加熱されました度。現在は数百万度にまで冷却されていますが、中性子星表面で核融合を起こして水素とヘリウムを炭素に融合させるには、その高温で十分だと思います。」
この発見により、研究者は超新星の完全なライフサイクルにアクセスできるようになり、宇宙の構成において爆発する星が果たす役割について詳しく知ることができます。たとえば、地球で見つかったほとんどの鉱物は超新星の産物です。
「この発見は、激しい超新星爆発で中性子星がどのように生まれたかを理解するのに役立ちます」とハインケは言った。
出典：Craig Heinkeへのインタビュー
