兄弟の競争がエタカリーナエの歴史的な爆発を引き起こした

光のかすかなエコーが、スーパースターEta Carinaeの大噴火の間に実際に起こったことを照らします。

ハッブル宇宙望遠鏡は、1843年に中心部の超大質量星Eta Carinaeによる激変の際に作成されたホムンクルス星雲の栄光を捉えました。
NASA / ESA /ネイサンスミス(カリフォルニア大学バークレー校)

兄弟のライバルの厄介なケースは、エタカリーナエとして知られている巨大な星系で爆発を引き起こしたかもしれません。 「光のエコー」の新しい分析により、システムには当初3つの星があったという理論が裏付けられましたが、 Game of Thronesを思わせるプロットで 、2つの星のみが生き残りました。

Eta Carinaeは、170年前に大噴火として知られる大きな爆発を経験しました。一次星が突然夜空で2番目に明るい星になったため、世界中で目撃されました。 それは凶暴性の超新星に似ていましたが、どういうわけか、主要な超巨大な星をそのまま残しました。 現在、 王立天文学会の毎月の通知 (紙1、紙2)に登場する2つの研究は、近くの星間塵から反射する光のかすかなエコーを追跡し、天文学者にリアルタイムのビューを提供しています昔のこと。

この反射光のスペクトルを取得することで、ネイサン・スミス(アリゾナ大学)と同僚は、本質的に過去を振り返り、星の爆発の間に物質がどれだけ速く移動したかを測定することができました。 光の速度は有限であるため、さまざまなほこりの領域での光のエコーを調べることで、チームは爆発中に長期間にわたって破片を追跡することができました。 「それは、現代の道具で犯罪現場を遡って調査するようなものです」とスミスは言います。

天文学者の驚いたことに、彼らは1840年代と1850年代の出来事を記録した光のエコーでスペクトルの特性が劇的に変化するのを見ました。 データは、爆発が時速数百万マイルに達することを示しました。

光エコーの検査

物質の強い流れを送り出す巨大な星は、しばしばスペクトルに輝線を示します、とスミスは説明します。 流出が遅い場合、これらの線は狭く見えますが、高速の流出は線を塗りつぶし、それらを広げます。 さらに、光のエコーは170年前に放射された光を示しているため、スペクトルはその昔の噴火からの変化をリアルタイムで示しています。

スペクトルは、流出の速度が大噴火の10年にわたって数回変化したことを示しました。 最初は、流出速度は150 km / s〜200 km / s(340, 000 mph〜450, 000 mph)でした。 その後、材料の速度は600 km / s以上の現在の膨張率まで増加し、粒子の複数のストリームが最大1, 000 km / sの速度で移動しました。

「しかし、それは本物ではありません」とスミスは続けます。 第2フェーズでは、彼のチームは、風が非常に高速で、しかし不均一に加速するのを見ました。 爆発は非対称でした。 地球に向かう風は信じられないほど10, 000 km / s(2230万mph)に達しましたが、地球から遠ざかる風はさらに速く、20, 000 km / sでシューッという音がしました。

これらの高速は、大爆発に続く衝撃波を示しています、とスミスは言いました。 「これは非常に重要な新しい観測であり、爆発の性質であると私たちが考えるものを根本的に変えます」と彼は付け加えました。

兄弟の競争

どうしてそうなった? チームの最も強力なシナリオは、3つの星の間の激しい相互作用を示唆しています。

この6パネルの図は、170年前に星系Eta Carinaeから見た強力な爆発の可能なシナリオを示しています。
NASA / ESA /およびA.フィールド(STScI)

この星系の物語自体は複雑で、何百万年もの進化を伴い、兄弟の一部がガスを交換し、軌道を切り替えました。 最初は、2つの星をAとBと呼びましょう。3つ目の星はCと呼ばれます。 Aが寿命に達すると、Aは外層を失い、その過程で質量をBに移動し、ヘリウムが豊富なコアを残します。 一方、Bは、すでに大きな星であり、太陽の質量の少なくとも100倍に成長しました。

この物質移動により、システムの重心がBに向かって移動し、Aがさらに押し出され、そこでCを引っ張り始めました。重力相互作用では、AとCが入れ替わりました。現在、CとBは互いに接近しています。そしてさらに遠い。 彼らの相互軌道は安定しておらず、CとBが融合し、大噴火で見られた途方もない量のエネルギーを放出しました。 星Aと星Bは現在も5.5年の周期で互いに軌道を描いています。

スミスのチームが提案しているシナリオによると、光のエコーに見られる「遅い」流出フェーズは、CとBが互いに向かってらせん状になり、進行するにつれて質量を減らしたときに対応します。 2つの星が融合する頃には、密にゆっくりと広がる物質のcocoがそれらを取り囲んでいました。 合併は爆発を引き起こし、恒星の物質を送り、高速に加速し、周囲のcocoにぶつかり、光エコーの第2のより速い段階で発見された複数の破片速度を天文学者が生み出しました。

エドワード・ヴァン・デン・ホイベル(アムステルダム大学)は、トリプルスターフレームワークも提案した2016年の論文を共同執筆しました。 しかし、彼のモデルでは、最初の伴星(A)は通常のO型星であり、スミスの計算ではその伴星はウルフ-レイエット星である必要があることに注意しています。 O星は比較的一般的ですが、Wolf-Rayet星は短命なので、めったに見つかりません。

スミス氏は、チームは追加の光エコーのために星系をさらに観察し、爆発の進化に関するさらなる情報を見つけることができるかどうかを調べる予定だと言います。