2021/04/22

大質量星の超新星エンジンをX線観測で解明

-ニュートリノ加熱による高エントロピー上昇流が爆発を後押し-

 

理化学研究所

京都大学

東京大学大学院理学系研究科

立教大学

概要

理化学研究所開拓研究本部玉川高エネルギー宇宙物理研究室の佐藤寿紀基礎科学特別研究員(研究当時、現 立教大学理学部物理学科助教)、長瀧天体ビッグバン研究室の長瀧重博主任研究員、京都大学の前田啓一准教授、東京大学大学院理学系研究科の梅田秀之准教授、吉田敬研究員(研究当時)らの国際共同研究グループは、チャンドラ衛星によるX線観測から、超新星残骸「カシオペア座A」は「ニュートリノ加熱」が引き金となって爆発した重力崩壊型超新星の名残であるという観測的証拠を初めて掴みました。

太陽質量の約10倍以上の大質量星は、その一生の最期に「重力崩壊型超新星爆発」と呼ばれる大爆発を起こします。この爆発メカニズムの解明は、宇宙物理学上の超難問といわれ、大規模な理論計算を用いても再現が困難でした。現在では、星が重力崩壊を起こすときに大量に放出されるニュートリノの一部のエネルギーが物質を加熱し、超新星爆発を引き起こすというシナリオが最も有力です。このメカニズムに関する最も重要な手がかりは、1987年に起きた超新星1987Aからのニュートリノの直接観測で得られました。しかし、このシナリオの本質であるニュートリノ加熱を裏付ける観測的証拠はありませんでした。

今回、国際共同研究グループは、超新星残骸カシオペア座A内にニュートリノ加熱時に立ち上る高エントロピーの上昇流の痕跡を発見し、観測的にこの大質量星の「超新星エンジン」ともいうべき仕組みを明らかにしました。また、私たちの生活に欠かせない金属であるチタンが、超新星爆発時の上昇流内で大量に合成されていることも初めて観測しました。

本研究は、科学雑誌『Nature』オンライン版(4月21日付:日本時間4月22日)に掲載されました。

 

図:超新星内部での上昇流形成プロセスと超新星残骸カシオペア座A

 

詳細については、理化学研究所 のホームページをご覧ください。

 

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―

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