Super Supernovae


By Avishay Gal-Yam A. ガルヤム
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In the middle of 2005 the W. M. Keck observatory on Mauna Kea in Hawaii completed an upgrade of one of its giant twin telescopes. By automatically correcting for atmospheric turbulence, the instrument could now produce images as sharp as those from the Hubble Space Telescope. Shrinivas Kulkarni of the California Institute of Technology urged young Caltech researchers—myself among them—to apply for observing time. Once the rest of the astronomy community realized how terrific the telescopes were, he warned us, securing a slot would become very competitive.  ハワイ島マウナケア山頂にあるケック天文台は双子の大口径望遠鏡からなる。2005年中頃,そのうち一方のリニューアルが完了した。大気の揺らぎの影響を自動的に補正する「補償光学系」を導入した結果,ハッブル宇宙望遠鏡に匹敵するほどシャープな星像を撮れるようになった。
 カリフォルニア工科大学のクルカルニ(Shrinivas Kulkarni)はケックの観測時間を申請するよう,私を含む同大学の若手研究者をせき立てた。新生ケックがどれほど素晴らしいものかが天文学者の間に知れ渡れば,観測時間の獲得は厳しい競争になるという忠告だった。
Taking this advice, I teamed up with my then fellow postdocs Derek Fox and Doug Leonard to attempt a type of study that previously had been carried out almost solely with the Hubble: hunting for supernova progenitors. In other words, we wanted to know what stars look like when they are about to explode.  このアドバイスを受け,私はポスドク仲間のフォックス(Derek Fox)とレオナルド(Doug Leonard)とチームを組み,それ以前はハッブル望遠鏡のみで行われていた観測を試みることにした。超新星爆発する直前の星,つまり「超新星の親星」の探索だ。私たちは,星がまさに爆発しようとしているときの姿を捉えたかったのだ。
For decades theorists have been able to predict which celestial bodies are going to go supernova—for instance, they know that bright blue stars are due to explode soon. But “soon” to an astronomer means within the next million years or so. So, although observing the entire process unfold would enable us to understand it better, just patiently watching an individual star was not an option.  どの天体が超新星爆発を起こすかを予言する理論は何十年も前からあった。例えば,明るい青い星はもうすぐ爆発する。だが天文学における「もうすぐ」は「今後約100万年以内に」という意味だ。爆発までの過程をつぶさに観測できれば,私たちの理解は大いに深まるが,1つの星に集中して根気強く観測し続けるわけにはいかない。
We thought that Keck could help us, and we were granted a single night of observing time in November 2005. As I flew in to the Big Island, I was anxious, hoping for good weather, as we had only one chance to try this new approach. Fortunately, the weather gods cooperated. That evening of observing set me on a research path that ultimately helped to overturn longstanding views of how large stars can become and how these giants die.  私たちはケック望遠鏡が力を貸してくれると考え,2005年11月,一晩の観測時間が与えられた。私たちがこの新たな観測を試みる機会は一度きりというわけだ。ハワイ島に向かう機中,私は心配で心配で観測の夜が好天に恵まれるよう願ってばかりいた。
At the time, experts maintained that very large stars do not explode; rather they gradually shrink by shedding mass as stellar wind. Indeed, most theoretical astrophysicists would have said that because of these powerful winds, stars in the present-day universe cannot grow to a massive size in the first place—that they cannot become much heavier than, say, 100 times the mass of our sun.  2005年当時,専門家は,極めて重い星は爆発せず,星表面から吹き出すガス「星風」によって質量を失い,次第に収縮していくと考えていた。実際,ほとんどの理論天体物理学者は,星風が非常に強力なため,現在の宇宙では,星はそもそも太陽質量の100倍以上にはなれないとみていた。
As a result of our Hawaiian adventure, though, we gradually came to realize that stars of at least 200 solar masses do exist in our current universe and that they end their lives with the most energetic explosions in the universe. Equally surprising, we were also to discover that some of those stars explode in a way quite unlike anything astronomers had ever seen—in a process involving the generation of antimatter at the star’s center.  しかし,ハワイ島への旅の結果,私たちは,現在の宇宙には少なくとも太陽質量の200倍の恒星が存在し,それらは宇宙で最大規模の爆発を起こして最期を遂げると考えるようになった。同じくらい驚くべきことに,そうした超大質量星のいくつかは,天文学者が目にしてきたものとは大きく異なる仕方で,すなわち星の中心で反物質を生成する過程を通じて爆発することを発見した。
Such enormous stars, and probably even larger ones, were the first celestial bodies to form from primordial gas in the universe’s early history. Their way of exploding thus tells us how the elements they produced could spread around the cosmos and ultimately sow the seeds of today’s suns, planets and people.  宇宙初期に始原ガスから作られた最初の天体「ファースト・スター」は,そうした超大質量星だっただろう。ということは,超大質量星の爆発の仕方がわかれば,私たちは,最初の星々が作り出した元素がどのように宇宙にばらまかれ,最終的に現在の太陽や惑星,そして人類となる種がまかれたかを知ることができる。