星がライフサイクルの終わりに達すると、多くの人が超新星と呼ばれる爆発的なプロセスで外層を吹き飛ばします。天文学者はこの現象について多くのことを学びましたが、複数の波長でそれらを研究できる洗練された装置のおかげで、超新星とその残骸について私たちがまだ知らないことがたくさんあります。
たとえば、超新星からの衝撃波を発生させるメカニズムについては未解決の問題があります。しかし、最近の国際的な研究チームは、近くの超新星（SN1987A）のチャンドラX線天文台によって取得されたデータと、新しいシミュレーションを使用して、結果として生じる衝撃波の原子の温度を測定しました。
この研究は、「SN 1987Aにおける重イオンの衝突のない衝撃加熱」と題され、最近科学ジャーナルに掲載されました。 自然。 チームは、イタリアのパレルモ大学のマルコミチェリとサルバトーレオーランドが率い、国立天体物理学研究所（INAF）、力学と数学の応用問題研究所、およびペンシルベニア州立大学とノースウェスタン大学のメンバーで構成されていました。 。
彼らの研究のために、チームはSN 1987Aのチャンドラ観測とシミュレーションを組み合わせて、超新星の衝撃波内の原子の温度を測定しました。そうすることで、チームは原子の温度が原子の重量に関連していることを確認しました。これは衝撃波とそれらに動力を与えるメカニズムに関する長年の疑問に答える結果です。
ペンシルバニア州立大学の天文学と天体物理学の教授であり、この研究の共著者であるデビッドバロウズ氏は、ペンシルバニア州のプレスリリースで次のように述べています。
「超新星爆発とその残骸は、地球では再現できない極端な条件で物理学を探ることを可能にする宇宙実験室を提供します。地上と宇宙の両方にある現代の天体望遠鏡と計装により、私たちは銀河と近くの銀河の超新星残骸の詳細な研究を行うことができました。チャンドラが1999年に打ち上げられて間もなく、NASAのチャンドラX線天文台（世界最高のX線望遠鏡）を使用して超新星残骸SN1987Aの定期的な観測を行い、シミュレーションを使用して衝撃波に関する長年の疑問に答えました。」
大きな星が重力崩壊を起こすと、結果として生じる爆発は光速の10分の1の速度で物質を外向きに推進し、衝撃波を周囲の星間ガスに押し込みます。衝撃波が星を取り巻く動きの遅いガスと出会うところに、「衝撃波フロント」があります。この遷移ゾーンは、冷たいガスを数百万度に加熱し、観察可能なX線の放出につながります。
しばらくの間、天文学者は、超新星の衝撃波のこの領域に興味を持っていました。それは、死にゆく星の爆発力と周囲のガスとの間の遷移を示しているからです。バロウズがそれを説明したように：
「この変化は、高速の水流がシンクの洗面器に当たり、急激に高さが急上昇して乱流になるまで、台所のシンクで見られるものと似ています。衝撃波は、非常に狭い領域で発生する地球の大気中で広範囲に研究されてきました。しかし、宇宙では、衝撃の遷移は段階的であり、すべての要素の原子に同じように影響するわけではありません。」
超新星の衝撃波の背後にあるさまざまな要素の温度を調べることにより、天文学者は、衝撃過程の物理学についての理解を深めたいと考えています。元素の温度は原子量に比例すると予想されていましたが、正確な測定値を得ることは困難でした。以前の研究は矛盾した結果をもたらしただけでなく、分析に重い要素を含めることもできませんでした。
これに対処するために、チームは大マゼラン雲に位置し、1987年に初めて明らかになった超新星SN1987Aを調べました。ケプラーの超新星（1604）以降、肉眼で見える最初の超新星であることに加えて、最初に現代の望遠鏡で光のすべての波長（電波からX線やガンマ波まで）で研究されます。
SN 1987Aの以前のモデルは通常、単一の観測に依存していましたが、研究チームは3次元数値シミュレーションを使用して超新星の進化を示しました。次に、チャンドラが提供したX線観測とこれらを比較して原子温度を正確に測定し、期待を裏付けました。
「シリコンや鉄と同じくらい重い元素の温度を正確に測定できるようになりました。実際、各元素の温度はその元素の原子量に比例するという関係に従っていることがわかりました」とバロウズ氏は語った。 「この結果は、天体物理学的衝撃波の理解における重要な問題を解決し、衝撃過程の理解を深めます。」
この最新の研究は、天文学者にとって重要な一歩であり、超新星の力学の理解に近づいています。彼らの秘密を解き明かすことで、星の死が周囲の宇宙にどのように影響を与えるかという、宇宙の進化の基本であるプロセスについて、私たちはより多くのことを学びます。
