通常の500倍で観測史上最大の明るさの超新星爆発が観測される、「2つの巨星が衝突してから2回爆発した」との驚きのメカニズムも判明

ハワイの全天をサーベイ観測プロジェクトPan-STARRSが2016年に発見した超新星が、観測史上最も明るい超新星だったと発表されました。また、4年にわたる詳細な追加観測から、記録的な爆発が非常に複雑で珍しい現象により引き起こされたものだということも判明しています。

An extremely energetic supernova from a very massive star in a dense medium | Nature Astronomy
https://www.nature.com/articles/s41550-020-1066-7

Scientists Discover Brightest Supernova Ever Seen2020-06 | www.cfa.harvard.edu/
https://www.cfa.harvard.edu/news/2020-06

Boom! Distant star explosion is brightest ever seen | Space
https://www.space.com/brightest-supernova-ever-discovered-sn2016aps.html

Scientists observe brightest star explosion ever seen - CBS News
https://www.cbsnews.com/news/scientists-observe-brightest-star-explosion-supernova-ever-seen/

The brightest supernova ever seen was just discovered - CNN
https://edition.cnn.com/2020/04/13/world/brightest-supernova-sn2016aps-scn/index.html

地球から約36億光年離れた場所で発見された超新星のSN2016apsは、Pan-STARRSによって発見されたのち、ハッブル宇宙望遠鏡を駆使した詳細な追跡調査が行われ、「爆発のエネルギー」と「明るさ」という2つの尺度によりその爆発の規模が確かめられました。

SN2016apsの大きな特徴の1つは、非常に大きなエネルギーが放出されたことです。バーミンガム大学のマット・ニコル氏らの研究チームによると、爆発の過程全体で放出されたエネルギーの総量は、通常の超新星の10倍ほどだったとのこと。論文の共著者であるハーバード大学のエド・バーガー教授は「この強力なエネルギー出力は、信じられないほど巨大な星が爆発の元になったことを示しています。おそらくその星が誕生した時の質量は、少なくとも太陽の50～100倍はあったでしょう」と話しました。

研究チームは、SN2016apsの元になった巨大な星が誕生したのは、爆発する前に複数の星が衝突したからだと見ています。バーガー氏は「大質量の星は、通常の場合爆発を始める前に水素の大部分が恒星風に吹き飛ばされます。しかし、SN2016apsの元となった星は大量の水素を含んでいたことが観測により分かっています。このことから、比較的質量が低く水素を保持した複数の星が合体し、水素を多く含んだ重い星になったと推測されます」と話しました。

by Daniel Arrhakis

また、通常の超新星では光として放出されるのは全エネルギーの1％未満ですが、SN2016apsではエネルギーの約50％が光になりました。その結果、SN2016apsは通常の超新星の500倍を上回り観測史上最高の明るさを記録したとのこと。さらに、この爆発は明るさがピーク時の1％を下回るまで2年間もかかりました。

SN2016apsがこれほど強く輝いたのは、2段階に分かれて爆発したからだと考えられています。ニコル氏は「分光観測による追跡調査により、超新星が起きる数年前に、爆発の元となった星が激しく脈動しながら巨大なガスの殻を放出したことが分かりました。私たちは、この殻と超新星の爆発が衝突した激しい衝撃が、SN2016apsの信じられないほどの明るさにつながったと見ています。簡単にいうと、火に燃料を投下したようなものです」と述べています。

こうした特徴から、ニコル氏らは「SN2016apsは脈動性対不安定性型超新星なのではないか」と考えています。脈動性対不安定性型超新星の存在は、以前から仮説として知られていましたが実際に観測されたことはこれまでなかったとのこと。

バーガー氏は「研究チームは風変わりで珍しい超新星を探そうと観測を続けてきましたが、SN2016apsはこれまでに私たちが経験した中で最高の例の1つです。私たちの推測では、星がこのような形で寿命を終えるのは、1000～1万個に1つの割合でしかありません。つまり、SN2016apsこそ私たちが見つけようとしていた、非常に珍しくて信じられないほどエネルギーに満ちた現象です」と話しました。

研究チームは、初期の宇宙ではこうした現象がより頻繁に起きていたと推測しています。そのためバーガー氏は、「脈動性対不安定性型超新星のような現象が実際に起こりうることが分かったので、ハッブル宇宙望遠鏡の後継者として期待されているジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡や、今後建設予定の大型シノプティック・サーベイ望遠鏡(LSST)でより遠くの宇宙を観測して同様の事象を探すことにより、非常に初期の宇宙で一体何が起きたのかを理解することができると期待しています」と話しました。