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SCIENTIFIC AMERICAN December 2020

Explosions at the Edge

天文学の常識を覆す 大質量星の様々な最期

By Anna Y. Q. Ho A. Y. Q. ホー
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On September 9, 2018, a robotic telescope on its routine patrol of the night sky detected what looked like a new star. Over the next few hours, the “star” grew 10 times brighter, triggering a flag by software I had written to identify unusual celestial events. It was nighttime in California, and I was asleep, but my colleagues on the other side of the world reacted quickly to the alert. Twelve hours later we had obtained enough additional data from telescopes on Earth and in space to confirm that this was the explosion of a star—a supernova—in a distant galaxy. But this was no ordinary supernova.  2018年9月9日,夜空を定期パトロール中のロボット望遠鏡が新しい星のようなものを検出した。その“星”はその後の数時間で明るさが10倍になり,通常とは異なる天文現象を検出するために私が書いておいたプログラムがアラートを発した。カリフォルニアは夜中だったので私は寝ていたが,地球の反対側にいた共同研究者たちがすぐに反応した。12時間後,私たちは地上と宇宙の複数の望遠鏡から追加のデータを取得し,これが遠い銀河の恒星の爆発,つまり超新星であることを確認した。だが,普通の超新星ではなかった。
Tying together the evidence from different telescopes, we concluded that after shining for millions of years, the star did something surprising and mysterious: it abruptly cast off layers of gas from its surface, forming a cocoon around itself. A few days or a week later the star exploded. The debris from the blast collided with the cocoon, producing an unusually bright and short-lived flash of light. Because the explosion took place in a galaxy far away—the light took almost a billion years to reach Earth—it was too dim to be seen with the naked eye but bright enough for our observatories. Through a retrospective search of telescope data, we were even able to detect the star in the act of shedding two weeks before it exploded, when it was one one-hundredth as bright as the explosion itself.  私たちは複数の望遠鏡による観測データに基づき,その恒星が数百万年にわたって輝いた後,意外で不可解なことをしたと結論した。突然,表面のガス層を捨て,周囲に“繭”を形成したのだ。その数日から1週間後,恒星は爆発した。爆発で生じたデブリがその繭に衝突し,非常に明るい閃光を発した。この爆発は遠方の銀河で起こったため(その光が地球に届くのに10億年近くかかった),暗すぎて肉眼では見えなかったが,天文台で観測するには十分な明るさだった。望遠鏡のデータをさかのぼって調べることで,爆発の2週間前にガス層を捨てている最中の恒星も確認できた。その時点での明るさは爆発時の1/100だった。
This was just one of several recent discoveries that have shown us that stars die in surprisingly diverse ways. Sometimes, for example, the remnant of a star’s core that is left over after a supernova remains active after the star has collapsed—it can launch a jet of material moving at hyperrelativistic speeds, and the jet itself can destroy the star with more energy than a normal supernova. Sometimes, in the final days to years of its life, a star blows away a significant fraction of its gas in a series of violent eruptions. These extreme deaths appear to be rare, but the fact that they happen at all tells us there is much we still do not understand about the basics of how stars live and die.  これは恒星の最期が驚くほど多様であることを教えてくれた最近の発見の1つにすぎない。例えば,超新星爆発の後に残された恒星コアの残骸がその後も活動し続ける場合がある。物質のジェットを超相対論的速度(光速に非常に近い速度)で噴出し,そのジェットが通常の超新星を上回るエネルギーで恒星の外側部分を破壊することがあるのだ。一方で,恒星が一生の最後の数日から数年間に激しい爆発を繰り返し,ガスの大部分を吹き飛ばすこともある。こうした極端な死はまれな現象のようだが,ともかくそれが起こっているということは,恒星の一生の基本的な事柄について私たちがまだ理解できていないことが多く残っている証拠だ。
Now my colleagues and I are amassing a collection of unusual stellar endings that challenge our traditional assumptions. We are beginning to be able to ask and answer fundamental questions: Which factors determine how a star dies? Why do some stars end their lives with eruptions or violent jets, while others simply explode?  現在,私は共同研究者とともに従来の説に反する変わった恒星の最期の例を集めている。恒星の死のプロセスを決める要因は何か? 質量を突発的に放出して,あるいは強力なジェットを噴出して最期を迎える恒星もあれば,爆発するだけの恒星もあるのはなぜか? 私たちはようやくこのような基本的な問題に取り組み始めたところだ。