超新星、つまり星の爆発の余波は、通常、ゆっくりと消えていく高温ガスの雲です。そのため、天文学者らが NASA のチャンドラ X 線天文台を近くの銀河メシエ 83 (M83) に向けたとき、明るさの劇的な変化を示す超新星残骸の集団や、爆発による破片が見つかるとは予想していませんでした。新しい結果は、カリフォルニア州パサデナで開催されたアメリカ天文学協会の会合で発表され、『The Astrophysical Journal』に掲載された。
地球から約 1,500 万光年離れた銀河 M83 は、高速で星を形成しています。研究者らは、2000年から2014年までの14年分の銀河のチャンドラデータを分析した。
研究者らは、この広範なデータセットを使用して、以前に超新星残骸として特定されていた発生源の X 線輝度の驚くべき変化を捉えました。研究者らは、1世紀ほど前の超新星残骸はX線で徐々に暗くなるが、明るさは劇的に変化しないと予想していた。
研究チームは、サンプル内の超新星残骸に関連する 22 個の X 線源の約半数が、14 年間の観測を通じて X 線の明るさの変化を示していることを発見しました。これは完全に予想外の結果でした。
研究を主導したアメリカ・カトリック大学のアンドレア・プレストウィッチ氏は、「個々のX線源が大きく異なる可能性があることは分かっていた」と述べた。 「しかし、非常に多くの超新星残骸がこのように行動することを発見したのは本当に驚きでした。これらの天体では何か異常なことが起こっています。M83は距離があるため、私たちが見ることができる詳細が制限されているため、原因を正確に特定することは依然として課題です。」
変化する 22 個の超新星残骸の 1 つには簡単な説明があります。約 70 年前に初めて観測された超新星残骸である SN 1957D は、爆発現場の周囲の物質を貫通し、観測された X 線フレアを生成します。しかし、それではサンプルの残りの部分を説明できません。 22 の遺跡すべてが前世紀に作成されたことを示す証拠はありません。何か別の要因が違いをもたらしているに違いありません。
最も可能性の高い説明は、研究チームが、超新星爆発でパートナーが破壊された後も生き残った星間生存者の集団を発見したということです。このシナリオでは、各可変 X 線源は、互いに周回する一対の巨大な星として始まりました。より重い星は超新星として崩壊して爆発し、ブラック ホールまたは非常に密度の高い中性子星を残しました。仲間は生き残った。
「この銀河には、超新星残骸の集合体が含まれている可能性があり、そのうちの 1 つの巨大な星が超新星を生き延びて、ブラック ホールまたは中性子星との軌道に固定されています」と共著者である天体物理学センターのマイケル・マッカロー氏は述べています。ハーバード大学とスミソニアン大学 (CfA)。 「中性子星やブラックホールは、大質量星の表面から物質を引き出し始める可能性があります。」
この落下物質は強力な重力によって加熱され、チャンドラが検出する X 線が生成されます。高質量 X 線バイナリ (HMXB) として知られるこのタイプのシステムは、宇宙で最も変動性の高い X 線源の 1 つです。研究者らは、それらがM83の超新星残骸に見られる変動の原因である可能性があると述べている。
天文学者は HMXB について何十年も前から知っていましたが、M83 のこのグループとの違いは、超新星残骸との関係です。これまで、銀河全体の観測を通じて、HMXB に関連する超新星残骸はほんの少数しか確認されていませんでした。たった 1 つの銀河で 20 人以上の有力な候補者が見つかることは前例のないことです。
著者らは、変動する超新星残骸が銀河の他の部分よりも大質量星が集中している領域で発見されており、残骸とHMXBが関連付けられる可能性が高まっていることを発見した。
考えられる別の説明は、伴星から物質を引き出す代わりに、ブラックホールまたは中性子星が最初の爆発で放出された物質の一部を再捕捉している可能性があるというものです。
「これは宇宙のリサイクルの一例かもしれない。爆発の破片が超新星が作った骨の上に落ちてくる」と共著者であるウェスレアン大学のロイ・キルガード氏は述べた。 「そして、両方の説明が働いている可能性は十分にあります。サンプル内の異なる情報源には異なる情報源がある可能性があります。」
これらの結果は M83 に特有のものではありません。ヴァッサー大学とキルガードのゾーイ・ホイランド氏らによる近くの星形成銀河M51の追跡研究では、超新星残骸に関連する変動するX線源の同様の集団が明らかになり、そのような系が活発な星形成を受けている銀河の特徴である可能性があることが示唆された。
M83 のチャンドラ データは 2000 年と 2001 年の 1 回の観測から始まり、2010 年から 2011 年にかけて 10 回の観測が行われ、2014 年に追加の観測が行われました。
アラバマ州ハンツビルにある NASA のマーシャル宇宙飛行センターがチャンドラ プログラムを管理しています。スミソニアン天体物理天文台のチャンドラ X 線センターは、マサチューセッツ州ケンブリッジからの科学業務と、マサチューセッツ州バーリントンからの飛行業務を管理しています。
このリリースには、近くの銀河メシエ 83 の合成画像と、その中に隠れている 2 つの興味深い超新星残骸の短いタイムラプス動画が含まれています。
合成画像では、メシエ 83 または M83 を真正面から見たときにらせん構造を持つように示されています。中心には、鮮やかな白と黄色の光のプールがあります。この光の中から、熱いピンク色の雲の螺旋状の腕が、大きく広がる弧を描いて飛び出します。銀河はかすかな灰色のもやに覆われ、赤、緑、青、白、黄色の点で覆われています。
合成画像の注釈付きバージョンでは、中央右下の 2 つの小さな点が白い円で強調表示されています。これらは研究者によって調査されている超新星残骸のうちの 2 つです。それぞれを別のタイムラプス ビデオでさらに詳しく調べます。
2000 年から 2014 年までの 14 年間にわたり、天文学者たちは NASA の天文台を M83 銀河に向けました。彼らは、超新星残骸であると考えられているX線源の約半数が、恒星の爆発後に明るさの劇的な変化を示していることを発見した。この結果は全く予想外でした。
これらの明るさの変化は、タイムラプス ビデオで強調表示されます。各ビデオでは、かつて超新星残骸であると考えられていた 2 つの X 線源のうちの 1 つに、一連の点滅する静止画像が焦点を当てています。ビデオでは、X 線源は、輝く核を持つ明るい青色のスポットとして表示されます。しかし、各画像では、数か月または数年離れると、形状が変化し、青色の強度や核の明るさも変化します。同じオブジェクトの実質的に異なる画像を次々と素早く連続して表示することにより、短いタイムラプス ビデオが作成されます。
明るさの変化について最も可能性の高い説明は、研究チームが恒星の生存者、つまり超新星爆発で軌道上のパートナーの破壊を乗り越えて生き残った恒星の集団を発見したということだ。物質は生き残った星から超新星で形成されるブラック ホールまたは中性子星に引き込まれますが、このプロセスは X 線の明るさの急速な変化を引き起こすことが知られています。
NASA のチャンドラ X 線天文台から詳細を読む
NASA のチャンドラ ミッションの詳細については、以下をご覧ください。
https://science.nasa.gov/チャンドラ
https://chandra.si.edu
ミーガン・ワツケ
チャンドラ X 線センター
マサチューセッツ州ケンブリッジ
617-496-7998
mwatzke@cfa.harvard.edu
ジョエル・ウォレス
マーシャル宇宙飛行センター、アラバマ州ハンツビル
256-544-0034
joel.w.wallace@nasa.gov
