画像クレジット：ESO
欧州南天天文台の超大型望遠鏡（VLT）によって収集された新しいデータは、超新星が爆発したときに対称ではない可能性があることを示しているようです。それらの明るさは見方によって異なります。見方によって明るくなるか暗くなると、距離の計算に誤差が生じる可能性があります。しかし、新しい研究では、時間の経過とともに対称性が増すことが示されているため、天文学者は計算を行う前に少し待つ必要があります。
天文学者の国際チーム[2]が、パラナル天文台（チリ）のESO超大型望遠鏡（VLT）を使用して、遠方の銀河で超新星の非常に詳細な観測を行いました。彼らは、太陽の周りに質量を持つ密集した星である「白い矮星」の爆発によって引き起こされる特定のタイプの超新星が、膨張の初期段階で非対称であることを初めて示しています。
この観察の重要性は、一見したところよりもはるかに大きいものです。 「タイプIa」と呼ばれるこの特定の種類の超新星は、現在の宇宙の地図作成の試みにおいて非常に重要な役割を果たしています。タイプIa超新星はすべて同じ固有の明るさを持っていると長い間考えられており、それらに「標準キャンドル」としてのニックネームを与えています。
もしそうなら、このタイプの個々の超新星間で観測された明るさの違いは、単にそれらの異なる距離を反映しています。これと、これらの超新星のピーク輝度がその親銀河のピーク輝度に匹敵するという事実により、非常に遠方の銀河の距離さえ測定できるようになりました。最近発見されたいくつかの明らかな不一致は、宇宙加速の発見につながっています。
ただし、タイプIa超新星における爆発の非対称性のこの最初の明確な観察は、そのようなオブジェクトの正確な明るさは、それが見られる角度に依存することを意味します。この角度は特定の超新星については不明であるため、将来この点を考慮しなければならない宇宙でのこの種の基本的な距離測定に、ある程度の不確実性が明らかに生じます。
幸いにも、VLTデータは、少し待つと（観測上、拡大する火の玉をより深く見ることができるようになります）、球形になることも示しています。したがって、この後の段階で実行される超新星の距離決定は、より正確になります。
超新星爆発と宇宙距離
タイプIa超新星イベント中に、太陽の数倍までの初期質量をもつ星の残骸（いわゆる「白色矮星」）が爆発し、「スターダスト」の急速に拡大する雲以外は何も残しません。
Ia型超新星は明らかに非常によく似ています。これは、宇宙距離の測定に使用できる「標準キャンドル」として非常に有用な役割を提供します。彼らのピークの明るさは彼らの親銀河のそれに匹敵するので、それらを主要な宇宙の尺度として認定します。
天文学者たちはこの幸運な状況を利用して、宇宙の膨張の歴史を研究しています。彼らは最近、宇宙が加速的な速度で拡大しているという基本的な結論に達しました。 ESO PR 21 / 98、1998年12月（Supernova Acceleration Probe Webページも参照）。
白色矮星の爆発
タイプIa超新星の最も広く受け入れられているモデルでは、爆発前の白色矮星が太陽のような伴星を周回し、数時間ごとに革命を完了します。密接な相互作用により、伴星は継続的に質量を失い、その一部は白色の矮星によって（天文学用語では「付着」）拾われます。
白い矮星は、太陽系の星の最後から2番目の段階を表しています。炉心の原子炉は、ずっと前に燃料がなくなっており、現在は非アクティブです。しかし、ある時点で、蓄積材料の取り付け重量により、白色矮星内部の圧力が非常に高くなり、そこにある核の灰が発火し、さらに重い元素に燃焼し始めるでしょう。このプロセスはすぐに制御不能になり、劇的なイベントで星全体が粉々に吹き飛ばされます。非常に高温の火の玉が見られ、しばしばホスト銀河よりも目立ちます。
爆発の形
タイプIaのすべての超新星は非常に類似した特性を持っていますが、そのようなイベントが異なる方向からそれを見る観測者にどのように見えるかは、これまで明らかにされていませんでした。すべての卵は同じ角度から見た場合、互いに類似しており区別がつかないように見えますが、側面図（楕円形）は端面図（円形）とは明らかに異なります。
そして確かに、タイプIaの超新星爆発が非対称だった場合、それらは異なる方向に異なる明るさで輝きます。したがって、さまざまな角度から見たさまざまな超新星の観測を直接比較することはできません。
しかし、これらの角度がわからない場合、天文学者は不正確な距離を推測し、宇宙の構造を測定するためのこの基本的な方法の精度が問題になります。
救済への偏光測定
単純な計算では、VLT干渉計（VLTI）のワシの目にも、宇宙論的な距離にあるすべての超新星が未解決の光の点として現れることがわかります。彼らは単に遠すぎる。しかし、特定の超新星が見られる角度を決定する別の方法があります：偏光測定はトリックの名前です！
偏光測定は次のように機能します。光は特定の方向（平面）で振動する電磁波（または光子）で構成されます。光の反射または散乱は、電界と磁界の特定の方向を他の方向よりも優先します。これが、偏光サングラスが池で反射する太陽光のきらめきを取り除くことができる理由です。
光が超新星の拡大する破片を通って散乱するとき、それは散乱層の向きに関する情報を保持します。超新星が球対称である場合、すべての方向が等しく存在し、平均化されるため、正味の分極はありません。ただし、ガスシェルが丸くない場合、わずかな正味の偏光が光に刻印されます。
「非常に顕著な非対称性があっても、分極は非常に小さく、わずか1％のレベルを超えています」と、ESOの天文学者であり、観測を実行したチームのメンバーであるディートリッヒバーデは言います。 「それらを測定するには、非常に敏感で非常に安定した機器が必要です。 」
かすかな遠方の光源で1％未満のレベルの差を測定することは、かなりの観察課題です。 「しかし、ESO超大型望遠鏡（VLT）は、精度、集光能力、およびこのような厳しい偏光測定に必要な特殊な機器を提供します」とディートリッヒバーデは説明します。 「しかし、このプロジェクトはVLTがサービスモードで運用されていなければ不可能でした。超新星がいつ爆発するかを予測することは実際には不可能であり、私たちは常に準備ができている必要があります。サービスモードでのみ、予告なく観察できます。数年前、サービスモードに重点を置くことは、ESOの総局による先見の明のある勇気ある決定でした。そして、このコンセプトを実用的な成功に導いたのは、パラナルの有能で献身的なESO天文学者のチームでした」と彼は付け加えます。
天文学者[1]はVLTマルチモードFORS1装置を使用して、2001年9月に銀河NGC 1448で発見されたタイプIa超新星SN 2001elを観測しました（cf. PR Photo 24a / 03は6000万光年の距離にあります。
この超新星が10月2日頃に最大輝度に達する約1週間前に観測された観測では、偏光が0.2〜0.3％のレベルであることが明らかになりました（PR写真24b / 03）。ほぼ最大の光とその後2週間まで、偏光はまだ測定可能でした。最大値の6週間後、分極は検出可能性を下回りました。
通常のタイプIa超新星が非対称性のそのような明確な証拠を示すことが発見されたのはこれが初めてです。
超新星をより深く見る
超新星爆発の直後、放出された物質のほとんどは、10,000 km /秒の速度で移動します。この拡張中、最も外側のレイヤーは徐々に透明になります。時間の経過とともに、超新星をより深く見ることができます。
したがって、SN 2001elで測定された偏波は、超新星の最も外側の部分（最初に見られる）が著しく非対称であることを示しています。その後、VLT観測が超新星の中心に向かってより深く「浸透」すると、爆発の形状はますます対称的になります。
平坦な回転楕円体の形でモデル化した場合、SN 2001elで測定された偏光は、最大輝度に達する前に約0.9の短軸と長軸の比、およびこの最大値の約1週間後から球面対称のジオメトリを意味します。
宇宙論的含意
タイプIaの距離の推定の基礎となる主要なパラメーターの1つは、最大の光学輝度です。この時点で測定された非球面性は、視野角（不明）の補正が行われていない場合、約10％の絶対輝度の不確かさ（分散）をもたらします。
タイプIa超新星は、宇宙距離を測定するための、したがっていわゆるダークエネルギーを調査するための断然最高の標準キャンドルですが、小さな測定の不確実性が持続します。
「SN 2001elで測定した非対称性は、この本質的な不確実性の大部分を説明するのに十分な大きさです」と、チームのリーダーであるLifan Wangは述べています。 「すべてのタイプIa超新星がこのようなものである場合、輝度測定値のばらつきの多くを説明します。それらは、私たちが思っていたよりもさらに均一になる可能性があります。」
輝度測定のばらつきを減らすことはもちろん、観測する超新星の数を大幅に増やすことによっても達成できますが、これらの測定がVLTのように世界で最も大きくて最も高価な望遠鏡を必要とすることを考えると、これは最も効率的な方法ではありません。
したがって、最大値の1週間または2週間後に測定された輝度が代わりに使用された場合、球形度は復元され、未知の視野角からの系統誤差はありません。観測手順のこのわずかな変更により、タイプIa超新星はさらに信頼性の高い宇宙の尺度になる可能性があります。
理論的な意味
偏光スペクトルの特徴の現在の検出は、基礎となる物理を理解するために、タイプIa超新星イベントの理論的モデリングは、現在行われているよりも高い精度で3次元すべてで行われる必要があることを強く示唆しています。実際、利用可能な非常に複雑な流体力学的計算では、これまでのところSN 2001elによって公開された構造を再現できていません。
詳しくは
このプレスリリースで発表された結果は、「Astrophysical Journal」（「NGC 1448のSN 2001elの分光偏光分析：ノーマルタイプIa超新星の非球面性」）の研究論文で説明されています。LifanWangと共著者、第591巻、p 。1110）。
ノート
[1]：これは、調整されたESO /ローレンスバークレー国立研究所/大学です。テキサスプレスリリースLBNLプレスリリースはこちらから入手できます。
[2]：チームはLifan Wang、Dietrich Baade、Peter H？flich、Alexei Khokhlov、J。Craig Wheeler、Daniel Kasen、Peter E. Nugent、Saul Perlmutter、Claes Fransson、およびPeter Lundqvistで構成されています。
元のソース：ESOニュースリリース
