超新星は、観測可能な宇宙で最もエネルギッシュで強力なイベントの一部です。そして、超新星が惑星から人、動力工具に至るまでのすべてに必要な重い要素を作成する責任があることを知っていますが、科学者たちは長い間、突然の崩壊とその後の巨大な星の爆発の背後にある力学を決定するのに苦労しました。
現在、NASAのNuSTARミッションのおかげで、星が「ブーム」になる前に何が起こるのかについての最初の確かな手がかりがあります。
上の画像は、超新星残骸カシオペアA（略してCas A）を示しています。NuSTARデータは青で、Chandra X線天文台からの観測は赤、緑、黄色で示されています。これは、330年以上前の太陽の約15倍から25倍の大きさの星の爆発から残った衝撃波であり、存在する温度や要素の種類に応じて、さまざまな波長の光で輝きます。
チャンドラを使った以前の観測では、Cas Aの鉄分が豊富な高温ガスの拡張シェルおよびフィラメントからのX線放出が明らかになりましたが、構造の内部をより深く理解するのに十分な深さまで調べることができませんでした。 NASAの核分光望遠鏡アレイ、つまり知っている人にとってはNuSTARが、欠けているパズルのピースを見つけることができるように、Cas AにX線ビジョンを向けるようになりました。
そして、それらは放射性チタンで作られています。
コア崩壊超新星を説明するために、多くのモデルが作成されました（数百万時間のスーパーコンピューター時間を使用）。主要なものの1つは、その極から発射する強力なジェットによって星が引き裂かれています。これは、さらに強力な（しかし集中した）ガンマ線バーストに関連しています。しかし、ジェットが原因でCas Aが原因であるとは思われませんでした。CasAは、ジェット構造内に元素の残留物を示さず、さらに、ジェットだけに依存するモデルが、本格的な超新星をもたらすとは限りませんでした。
結局のところ、NuSTARによって高エネルギーX線で明らかになった、Cas Aの殻の奥深くにある放射性チタンの非対称の塊の存在は、驚くほど異なるプロセスが働いていることを示しています。衝撃波をキックスタートさせ、最終的にそれを引き裂く星。
このプロセスがどのように発生するかのアニメーションをご覧ください。
ほんの数百ミリ秒の時間間隔で発生するスロッシングは、文字通り瞬く間に、ストーブで沸騰したお湯に例えられます。泡が表面を突き破ると、蒸気が噴出します。
この場合にのみ、噴火は星全体のめちゃくちゃ強力な爆発を引き起こし、高エネルギー粒子の衝撃波を星間物質に吹き付け、周期的なテーブルエレメントの重い元素を銀河に散乱させます。
Cas Aの場合、チタン44は、元のスロッシング非対称の形状を反映した塊で排出されました。 NuSTARは、チタンの放射能のためにX線で光るチタンを画像化してマッピングすることができました（チャンドラが見ることができる他の軽い元素のように、衝撃波が拡大することによって熱せられるためではありません）。
カルテックの天文学者ブライアングレフェンステット氏は、2月19日に行われたNASAの電話会議で、「NuSTARができるまでは、爆発の核心を見極めることはできませんでした」と語りました。
「以前は、Cas Aで何が起こっているのかを解釈するのは困難でした。X線でしか見ることができない材料は、加熱されたときに光るからです。何があってもX線で輝く放射性物質を見ることができるようになったので、爆発の核心で何が起こっているのかをより完全に把握できます。」
– Brian Grefenstette、Caltechの主執筆者
わかりました、とても素晴らしいとあなたは言います。 NASAのNuSTARは、爆発した星の残り物にチタンの輝きを発見しました。チャンドラは鉄を見て、爆発する前に1秒もかからずに「ゆで」ました。だから何？
「今、あなたはこれを気にする必要があります」と、天文学者のためのハーバード・スミソニアンセンターの天文学者ロバート・カーシュナーは言いました。 「超新星は化学元素を作るので、アメ車を購入した場合、2年前にデトロイトで製造されたわけではありません。その鋼の鉄原子は、50億年前に起こった古代の超新星爆発で製造されました。そして、NuSTARは、アンクルジャックの交換用股関節にあるチタンがその爆発で作られたことを示しています。
「私たちはすべてスターダストであり、NuSTARは私たちがどこから来たかを示しています。交換部品を含みます。だからあなたはこれを気にかけるべきだ…そしてあなたのジャックおじもそうするべきだ。」
そして、NuSTARが調査できるのは、コア崩壊超新星だけではありません。他の種類の超新星も精査されます— SN2014Jの場合、1月にM82で発見されたタイプIaです。
「私たちはこれらが爆発する一種の白い矮星であることを知っています。」NuSTARの主任研究員フィオナハリソンは、テレビ会議中にSpace Magazineに応答しました。 「これは非常にエキサイティングなニュースです... NuSTARは数週間[SN2014J]を検討してきましたが、その爆発についても何か言えることがあると思います。」
最近のNuSTARの発見の最も価値のある成果の1つは、コア崩壊超新星の将来のモデルに課す新しい一連の観察された制約を持っていることです…これは、星がどのように爆発するか、そして数百または数千の爆発についての回答とおそらく新しい質問を提供するのに役立ちます彼らがした後の年の。
「NuSTARは科学の先駆者であり、新しい結果が出ると、答えるだけ多くの質問が開かれることを期待する必要があります」とKirshner氏は述べています。
2012年6月に打ち上げられたNuSTARは、地球を周回する最初の集束硬X線望遠鏡であり、超新星残骸の放射性元素のマップを生成できる最初の望遠鏡です。
JPLニュースリリースの詳細については、こちらをご覧ください。記者会見の全文は、こちらでご覧いただけます。
* Cas Aは地球から11,000光年存在するため、超新星の実際の日付は約11,330年前になります。いくつか与えるか、取る。
