関東学院大学と理研、超新星残骸3C397の爆発時の密度や燃焼スピードを解明
関東学院大学 理工学部の中嶋 大教授や理化学研究所の大城 勇憲研究員らは、Ia型超新星の残骸である3C397を対象とした研究を行い、約5000年前の爆発の瞬間における天体の密度や燃焼スピードを解明した。自らが開発を主導したCCDカメラを搭載するX線分光撮像衛星「XRISM」の観測データを分析して明らかにした。本成果は、未解明な部分が多いIa型超新星の爆発メカニズムや、広がり続ける宇宙の進化をたどる鍵になるとされている。
XRISMのデータから爆発の瞬間を分析
星が生涯を終える際に起こる超新星爆発の一種であるIa型超新星は、爆発時に大量の鉄やニッケル、チタンなどを生成して宇宙空間に放出するため、地球に金属をもたらした現象として知られている。
中嶋教授らは、開発を主導したCCDカメラを搭載したX線分光撮像衛星「XRISM」の観測データを用いて、超新星残骸3C397の分析を進めた。
明らかになった3つの事象
観測データの分析により、3C397の爆発の瞬間について以下の3点が明らかになった。
- チタンと鉄、クロムと鉄の存在比率から、天体の中心部が従来の常識とされてきた値を超える極めて高い密度（角砂糖1個の体積で3000トン以上）に達していたこと
- 爆発時の燃焼波が超音速ではなく、じわじわ広がるような亜音速で伝わった可能性があること
- 3C397を生んだ親の星（白色矮星）は、太陽系の3倍から5倍という高い金属量をすでに持っていたこと
燃焼波が亜音速で伝わった可能性が示されたことは、Ia型超新星の爆発の仕組みを解き明かす新たな手がかりになるとみられている。
宇宙の進化をたどる指標としての意義
本研究は、Ia型超新星爆発の仕組みの解明にとどまらず、宇宙の進化を探る上でも重要な意義を持つ。
3C397の親星である白色矮星は、質量が上限に近づくと爆発すると考えられており、爆発時はどの白色矮星も同じ明るさを放つとされる。この性質をものさしとし、地球から見える爆発時の明るさから天体までの距離を推定することで、宇宙空間が広がっていく様子を知る糸口になるとしている。
論文情報
本研究成果をまとめた論文の概要は以下の通り。
- 雑誌名：Publications of the Astronomical Society of Japan
- 論文名：Progenitor and Explosion Mechanism of 3C397 Indicated from XRISM High-resolution Spectroscopy of Fe-group Elements
- 著者：Hiroshi Nakajima, Yuken Ohshiro, et al.
- DOI：https://doi.org/10.1093/pasj/psag106
本記事は関東学院大学の発表をもとに作成。
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