地球から20万光年の距離にある超新星残骸E0102の中には、中性子星と呼ばれる高密度の死んだ星がある。天文学者たちは宇宙のどこかで星が爆発する瞬間を長年待ち続けてきたが、今回ついに、E0102の1000倍も遠くにあるCGCG 137-068という銀河で、中性子星かブラックホールが誕生する瞬間をとらえられた可能性がある。(PHOTOGRAPH BY (NASA/CXC/ESO/F.VOGT ET AL); OPTICAL (ESO/VLT/MUSE & NASA/STSCI))
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 今から2億年以上前、地球上では恐竜たちが闊歩していた頃、1つの大質量星が断末魔の苦しみにもがいていた。最後の大爆発は非常に珍しいタイプのもので、昨年6月にその光がついに地球に到達すると、天文学者たちは頭を抱えた。

 今回、謎の閃光の起源が解き明かされたかもしれない。45人の天文学者からなる研究チームは、「Cow(カウ、牛の意)」というあだ名をもらった奇妙な超新星の観測データを検討し、この爆発は、死にゆく星がブラックホールを生み出す瞬間を初めてとらえたものかもしれないと主張している。

 チームリーダーである米ノースウェスタン大学の天体物理学者ラファエラ・マルグッティ氏は、「これをずっと待っていました」と言う。マルグッティ氏らは1月にシアトルで開催された米国天文学会の年次総会で研究成果を報告し、近く学術誌『Astrophysical Journal』に論文を発表する。

 複数の波長の光でとらえられたデータは、大質量星がつぶれて中性子星という高密度の死んだ星になった可能性も示唆している。Cowを調べているほかの研究チームは、その異常な挙動を別の方法で説明しようとしている。以下では、Cowについてどんなことが分かっていて、天文学者たちがなぜその説明に手こずっているのかを見ていこう。(参考記事:「太陽の120億倍、説明不能なブラックホール発見」

Cowはどこにある? なぜ「カウ(牛)」の名に?

 CowはCGCG 137-068という銀河の外縁部で爆発した。CGCG 137-068は、地球から約2億光年の彼方にある小型の渦巻銀河だ。Cowというニックネームは、自動的に命名された正式名称「AT2018cow」に由来する。2018年6月16日に、ハワイのATLAS望遠鏡で観測を行っていた天文学者チームがこれを発見し、17日にほかの天文学者たちに注意を促して、多くの望遠鏡が一斉にこの爆発に向けられることになった。

Cowのどこがそんなに珍しいの?

 Cowは初めて観測された超新星ではないが、これまでに検出されたものの中では最も地球から近いため、詳細に観測できた点で先例のないものだった。短時間で非常に明るくなった点でも珍しかった。X線で観測すると、ピーク時のCowは通常の超新星の数十倍も明るかった。一般的な超新星が数週間かかってピークの明るさになるのに対し、Cowはわずか数日でピークの明るさに達した。

2018年8月17日、ハワイのW・M・ケック天文台の分光器DEIMOS(デイモス)が撮影した超新星AT2018cowとCGCG 137-068銀河。(PHOTOGRAPHY BY R. MARGUTTI/W.M.KECK OBSERVATORY)
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 Cowのエネルギー源もよくわからなかった。通常、超新星は内部にあるニッケル56という放射性同位元素を爆発の燃料にしている。Cowが放出した物質の量を天文学者が計算したところ、その量は驚くほど少なく、おそらく太陽の質量の10分の1程度という結果になった。普通、超新星は太陽の数十倍の物質を放出するので、この結果は非常に不思議だ。

 その上、放出された物質の中には水素とヘリウムという予想外の物質も含まれていた。超新星爆発を起こす星は、とっくの昔に核燃料となる水素とヘリウムを使い果たしているはずなのに。(参考記事:「超新星爆発が「生命の元素」を拡散、DNAも可」

 放射の出かたも変わっていた。マルグッティ氏のチームはNASAのNuSTARエックス線望遠鏡でCowを観測したが、得られたデータは、Cowの出現から1週間強で非常に明るい高エネルギーX線が出ていることを示していた。「データを手にしたときに最初に思ったのは、なにか間違えたかしらということでした」とマルグッティ氏。

次ページ:Cowの超新星爆発はどのようにして起きたのか?

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