2014年8月1日
前田啓一 理学研究科准教授、Roland Diehl マックスプランク研究所教授らの研究チームは、超新星放出物質の表面近くからガンマ線が放出されているという驚くべき観測結果を得ました。この発見は既存のIa型超新星の爆発理論に疑問を投げかけるものです。これまで考えられていたように、星の奥深くのみで核反応が暴走するのではなく、表面付近で先に核反応が開始され、これが星全体の核爆発の引き金になっていることが示唆されました。
本研究成果は、米国科学振興協会 (AAAS) 発行の論文誌「Science」に掲載されました。また、「Science express」（Scienceのホームページ掲載）の2014年7月31日号に掲載されました。
研究者からのコメント
前田准教授
実は今回、二度目の挑戦になります。2011年の夏、超新星からのガンマ線放射の理論計算をまとめてすぐに、比較的近くの銀河M101に超新星が発生しました。しかし研究はなかなかうまくいかないもので、この時は結局ガンマ線は検出できず。捨てる神あれば拾う神あり（？）、今回2014年1月にさらに地球に近い距離にある銀河M82で超新星SN 2014Jが発生。ついに初めてガンマ線で超新星を視ることに成功しました。
実际の観测データは理论予想を覆し、滨补型超新星の爆発机构の理解に大きな谜を投げかけ、新たな理论モデルの提唱につながっています。理论研究から数年で実际に観测する机会に恵まれたことは幸运でした。来年打ち上げ予定の础蝉迟谤辞-贬宇宙望远镜搭载のガンマ线検出器ならもっと远方、もっとたくさんの超新星をとらえることができます。これにより超新星の理解が大きく进展することを期待しています。
ポイント
- 滨补型超新星爆発の际に大量に生成される不安定原子核56狈颈の崩壊に伴うガンマ线を検出しました。放射性元素崩壊にともなうガンマ线のシグナルが検出された天体としては、今までで最も远方の天体です（距离は约1,000万光年）。
- 爆発后约18日の初期の段阶からガンマ线が検出されました。これは既存の理论からすると全く予想外の结果となります。
- これまで白色矮星の中心近くで核反応が点火されると考えられていましたが、本研究からは白色矮星の表面付近でまず核暴走反応が引き起こされ、これが星全体の爆発の引き金になったという新しい理论が提案されます。
概要
さまざまなタイプの超新星のうち、滨补型とよばれる超新星は、爆発の规模がほぼ同じで、ピーク时の明るさもよく揃っている、「宇宙の标準光源」とも呼ばれる性质を持っています。宇宙のさまざまな场所で発生した滨补型超新星を観测し、宇宙の加速膨张を発见した二つの研究グループが2011年のノーベル物理学赏に辉くなど、滨补型超新星は宇宙の歴史と未来を知る上で重要な役割を果たしています。
その重要性にもかかわらず、滨补型超新星に至る进化と爆発过程には多くの谜が残されています。进化过程については、爆発を起こす白色矮星の连星の相手の星（すぐ隣の星）が重要だと考えられています。白色矮星は重力が强いので相手の（通常の）恒星から物质を夺ったり、あるいは相手も白色矮星で衝突合体したりして、白色矮星の质量がある限界値を超えると、白色矮星内部で核反応の暴走が引き起こされると考えられています。爆発过程については、どのように核反応暴走の引き金が引かれるかの详细がまだ解明されていません。
今回、本研究チームは欧州宇宙機関（ESA：European Space Agency）が開発?運用しているINTEGRAL宇宙望遠鏡を用い、我々の銀河系の外、比較的近傍の銀河M82で発生したIa型超新星SN 2014Jからのガンマ線を検出しました。これは、巨大な核爆発であるIa型超新星爆発の際に大量に生成される不安定原子核56Niが放射性崩壊する際に放出するシグナルであり、爆発的核反応の痕跡を直接探る唯一の観測手段です。銀河系の外で発生した超新星からの核ガンマ線検出は（重い星の爆発である）SN 1987Aについで二番目、Ia型（核暴走型）超新星では初めての例になり、これまでで最も遠い天体からの核ガンマ線の検出になります。
核ガンマ线の観测は超新星の爆発机构に全く新しい知见をもたらすものとして期待されていましたが、実际に本研究で得られた示唆はガンマ线以外での観测では得られなかったものです。本研究により理论研究に新たな课题が突き付けられただけでなく、今后爆発机构をより深く理解することで滨补型超新星を用いた宇宙论研究への波及効果なども期待されます。
図：本研究の観測結果をもとに提案されるIa型超新星に至る進化過程。連星相手（左）から白色矮星（右）に急激な物質流入が起こり、この物質は回転しながら落ち込み白色矮星の赤道表面に蓄積される。最終的にこの表面にたまった物質内で核暴走が始まる（ESA and Justyn Maund, QUB）。
详しい研究内容について
「目に見えない光」でIa型超新星の爆発機構を探る －予想外に早かったガンマ線放出をとらえた－
书誌情报
[DOI]
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Roland Diehl, Thomas Siegert, Wolfgang Hillebrandt, Sergei A. Grebenev, Jochen Greiner, Martin Krause, Markus Kromer, Keiichi Maeda, Friedrich Ropke, Stefan Taubenberger
"Early 56Ni decay γ rays from SN2014J suggest an unusual explosion"
Science 1254738 Published online 31 July 2014
掲载情报
- 京都新聞（8月1日 25面）、日刊工業新聞（8月4日 18面）および日本経済新聞（8月4日夕刊 14面）に掲載されました。
