死なない星

衰退することを拒否した恒星の爆発の観測では、天文学者が頭をかいています。 何が爆発を引き起こし、それは巨大なブラックホールを説明できましたか?

どのようにして大きなブラックホールを作りますか?

LIGOは、4つのブラックホールの衝突を目撃しました。重力波の不調和なチャープで明らかにされた時空の激変。 信号は、これらのブラックホールがそれぞれ太陽の質量の20倍から30倍以上であったことを示しています。 そのため、大きなブラックホールが存在することがわかります。

超新星残骸のアーティストの印象。
NASA / ESA / G.ベーコン(STSci)

私たちの近所の星は通常、それほど大きくはありませんが、たとえ初期にあったとしても、超新星爆発の前とその間に大量の質量を失います。 今、天文学者は、まさにそのような獣の誕生を示すかもしれない奇妙な新しい超新星を観察しました。 しかし、大変動のイベントには答えよりも多くの質問があります。

それはただ行き続けている。 。 。

典型的な超新星爆発は次のようになります。恒星のコアが中性子星またはブラックホールに崩壊すると、圧力は重力に対するスパーリングマッチを失います。 しかし、反重力には、崩壊が非常に迅速に発生するため、星の物質の落下層が互いにぶつかり、逆方向の衝撃を作り出して、星の大部分を外側に飛ばすという最終決定権があります。 イオン化された水素の膨張するシェルは、消えるまで約100日間輝きます。

これは、Iair Arcavi(ラスクンブレス天文台およびカリフォルニア大学サンタバーバラ校)および同僚が、中間パロマートランジェントファクトリー(iPTF)がiPTF14hlsと呼ばれる爆発をキャッチしたときに見ていると思っていたものです。 18等級では、それは目立たないコア崩壊超新星であるように見えました。

しかし、数か月後、星は死ぬことを拒否した特定のモンティパイソンスケッチを再現しました。 星、または残されたものは、3か月間ではなく、ほぼ2年間明るい状態を保ち、5億太陽と同じ割合でずっと放射を続けていました。 3年後の今でも、それはまだ強くなっています。 さらに、ある時点でさらに明るくなり、再び消えていたはずの明るさの5つの明確なピークを示しました。

iPTF14hlsは、2年以上で5回以上明るくなり、再び暗くなりました。 この振る舞いは、以前の超新星では見られませんでしたが、これは通常、約100日間明るいままで、その後消えます。
LCO / S.ウィルキンソン

歴史を振り返ると、これはスターの最初の反抗行為ではなかったことがわかりました。 1954年にパロマースカイサーベイでiPTF14hlsの位置で爆発の可能性が記録されました。

パロマー天文台のスカイサーベイによって撮影された画像は、iPTF14hls(左)の場所(左)で1954年に起こりうる爆発を明らかにします(表示されません) 1993年に撮影された後の画像(右)
クレジット:POSS / DSS / LCO / S。 ウィルキンソン

他にも奇妙な点があります。 輝いている間、水素ガスは温度を安定した6000Kに維持しました。 イオン化された水素のシェルの膨張の輝きを見ている場合、それは理にかなっています。最初に外側のシェルを見て、次に膨張、薄く、冷却すると、次の輝くシェルまで透けて見えます。 しかし、そうであれば、内側のシェルはより遅い速度で移動しているはずであり、ここではそうではありません。 毎秒8, 000キロメートル(1800万mph)で発射を開始した水素ガスは、6, 000 km / s(1300万mph)にしか減速しませんでした。 発光領域の半径も、時間とともに外側に広がるのではなく、一定のままであるように見えました。

エキゾチックな説明

すべてをまとめると、Arcaviと同僚は、超新星の最も標準的な理論モデルを除外しています。 最後の1つは、最もエキゾチックなペア不安定性超新星(PISN)の1つです。 星の質量が十分に大きい場合(重すぎない場合)、その核の信じられないほどの温度と圧力により、光子が粒子、つまり電子と反物質パートナーである陽電子に変換されます。 結果として生じる不安定性は、それぞれが数十の太陽質量のガスを放出する複数の超新星のような爆発を引き起こします。 星の最初の質量が100太陽をちょうど上回っていた場合、iPTF14lhsから目撃された複数の爆発天文学者を生み出したかもしれません。

しかし、これらのエキゾチックな超新星には問題があります。 1つは、1つを決定的に検出したことはありません(候補は過去に提案されていますが、モデルはこれまでに観測された最も明るい超新星を説明できます)。 爆発はまた、恒星の近隣の典型ではない巨大な星を必要とします。

「これらの爆発は初期の宇宙でのみ見られると予想され、今日は消滅するはずです」と共著者のアンディ・ハウエル(LCOおよびカリフォルニア大学サンタバーバラ校でも)は述べています。 「これは、今日も生きている恐竜を見つけるようなものです。 見つけたら、それが本当に恐竜かどうか疑問に思うでしょう。」

このエキゾチックなシナリオでさえ、彼らが目撃したことを説明するのに十分なエネルギーを提供することさえできないかもしれない、と研究者は主張します。 簡単な計算により、観測にはPISNが提供できるエネルギーの20倍のエネルギーが必要であることがわかります。 しかし、 Natureの記事に付属するパースペクティブピースの著者であるStan Woosley(カリフォルニア大学サンタクルーズ)は、ペアの不安定性の超新星については、これに基づいてアイデアを無効にするほど十分に理解していないと述べています。

より大きな問題は温度かもしれません。ペア不安定性の超新星は、温度が一定に保たれる理由を説明できません。

「現在、ウーズリーは、「iPTF14lhsの観測された放出と一定温度を説明できる詳細なモデルは公開されていません。超新星の60年前の噴火の可能性は言うまでもありません」」

まったく新しいものに対処できますか? iPTF、カタリナスカイサーベイ、ズウィッキートランジェントサーベイ、ラージシノプティックサーベイテレスコープなどのスカイスキャン望遠鏡のこの時代では、このようなソースを見つけるのは時間の問題です。