彼らは宇宙で最も謎に満ちた星の一つの誕生を観察した

地球から10億光年離れた宇宙のどこかで、星が壮絶に死んだ。その爆発は数か月間にわたり、通常の超新星の明るさをはるかに超える巨大な強度で輝きました。しかし、本当に並外れたものはその輝きだけではありませんでした。 天文学者らは初めて、宇宙で最も明るい星の爆発を引き起こすエンジンの誕生を目撃したと信じている。

そのエンジンはマグネター、つまり多くの物理法則に反する中性子星です。持っている 直径は約20キロメートルですが、太陽に匹敵する質量が集中しています。 それは基本的に、この星の小さじ1杯の重さが、地球上のすべての車を合わせたものとほぼ同じであることを意味します。

このタイプの星のもう 1 つの特徴は、その重力に関係しています。中性子星の表面は地球の10万～2000億倍の重力を持っています。もしそれに近づくことができたなら、私たちは原子のシートに押しつぶされてしまうでしょう。これだけでは足りないかのように、1秒間に何千回も回転します。しかし、これらの星が実際にどこにあるのか彼らは磁場にある想像力に挑戦します。地球の磁場は比較的弱く、表面では約 0.5 ガウスです。マグネターは 10¹⁴ または 10¹5 ガウスに達することがあります、これは、その磁気が地球の磁気の数十億倍強いことを意味します。

バークレー大学の科学者チームが目撃したのは、まさにこの物体です。『ネイチャー』誌に掲載されたこの発見は、天体物理学者ダン・ケーセン氏が10年以上前に提案した仮説を裏付けるものである。 宇宙で最も明るいスターバーストの一部は、爆発の中心に隠された生まれたばかりのマグネターからエネルギーを得ます。 これが物語です。

いわゆる超光度超新星は 2000 年代初頭に発見されました。それ以来、それらは天文学者にとって頭の痛い問題となっています。これらの爆発 それらは通常の超新星よりも 10 倍明るく輝くことができ、また、予想よりもはるかに長く輝き続けることができます。 古典的なモデルによれば、大質量星の鉄の核が崩壊すると、星はその外層を放出し、明るさは比較的急速に低下するはずです。

ただし、このような場合、その輝きは何らかの追加のエネルギー源によって動かされているように見えました。カーセンが提唱した理論は次のことを示唆しています。 星が崩壊した後、核は極度に磁化された中性子星、つまりマグネターに変化する可能性があります。

これらの星の特徴は、回転速度に関係しており、この余分なエネルギーに関係するメカニズムの 1 つであると考えられます。非常に速く回転することにより、マグネターの磁場が荷電粒子を加速し、超新星によって放出された物質と衝突します。 その精力的な砲撃は、爆発をより長く輝き続ける隠れたエンジンとして機能する可能性があります。 問題は、これまで誰もそのエンジンを直接観察できなかったことです。鍵は付属していました超新星SN 2024afav、2024年末に発見され、ラス・カンブレスの世界望遠鏡ネットワークによって観測されました。

200 日以上にわたり、天文学者たちはその明るさを測定しました。当初、その動作は正常であるように見えました。明るさは爆発から約 50 日後に最大に達しました。しかしその後、予期せぬことが起こりました。 ほとんどの超新星で起こるように、滑らかに減光するのではなく、明るさが振動し始めました。 爆発の光度曲線に 4 つの小さな波紋が現れました。

カリフォルニア大学サンタバーバラ校の天文学者ジョセフ・ファラー氏は、 彼はこのパターンを鳥の鳴き声に例えました。各振動は前の振動よりわずかに速く、周波数が徐々に増加するトリルに似た効果を生み出しました。 その行動は手がかりが欠けていたのだ。カーセン氏が主導した研究では、爆発によって放出された物質の一部が生まれたばかりのマグネターに向かって落下し、極度に高温のガスの降着円盤を形成した可能性があることが明らかになった。

その円盤がマグネターの回転軸と完全に一致していない場合、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論によって予測された現象、いわゆるレンズ・ティリング効果が発生します。この効果は次のことを示しています 高速で回転する巨大な物体は、その周囲の時空構造そのものを引きずり込む可能性があります。 この抵抗により、物質の円盤は、ずれたコマのようにゆっくりとぐらつき始めます。

この場合、その動きによって円盤が周期的にマグネターの光の一部を遮断または反射し、一種の点滅する宇宙ビーコンを生成することになる。物質がマグネターに向かって落下するにつれて、円盤の回転はますます速くなり、明るさの振動はより頻繁になります。このパターンは、望遠鏡で観測される「トリル」と正確に一致します。観測結果から、天文学者は生まれたばかりの天体のいくつかの特性を推定することができました。マグネターは 4.2 ミリ秒ごとに回転し、その磁場はおよそ 地球の3000億倍の強度。 これらの数字は、若いマグネターに期待されるものと完全に一致します。

興味深いのは、ケーセン氏のチームが、この現象は考えられているよりもはるかに一般的である可能性があると考えていることです。ベラ C. ルービン天文台などの新しい天文台は、まもなく前例のない感度で空のマッピングを開始する予定です。 それにより、これらの奇妙な星の爆発が数十個明らかにされる可能性があります。