前田啓一 理学研究科准教授、姜継安 東京大学博士課程学生、土居守 同教授、茂山俊和 同准教授らの研究グループは、国立天文台、東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構などと共同で、すばる望遠鏡に搭載された超広視野主焦点カメラHyper Suprime－Cam（HSC：ハイパー?シュプリーム?カム）を用いた観測により、爆発後1日以内のIa型超新星を捉えることに成功しました。本研究はIa型超新星の爆発機構を解明する第一歩であり、Ia型超新星を宇宙論的距離測定の標準光源として用いる精度を高めることにも役立つと期待されます。
本研究成果は、2017年10月5日午前2时に英国の科学誌「狈补迟耻谤别」に掲载されました。
研究者からのコメント
この観测プロジェクト、もともとは白色矮星の爆発によって生じた爆风が连星の相手に衝突して短时间光る现象を探す目的で开始したものでした。世界最高性能のすばる望远镜と広视野カメラ贬厂颁により、爆発后1日以内の超新星を见つけてくるという非常に困难な観测が実现しましたが、出てきたデータは予想に反するものばかり。さんざん悩みましたが「ヘリウム外层の核融合による引き金」というアイデアを思いついてからは、面白いようにすべての観测データが自然と説明できました。
今回の结果は、爆発直后の超新星の観测データという新しいデータにより、全く新しい知见が得られることを示す良い例となりました。すばる望远镜による観测の推进はもちろんのこと、京都大学が冈山天体物理観测所に建设中の3.8メートル望远镜なども駆使して、超新星をはじめとする様々な爆発天体现象の解明に向けた研究を推进していきたいと思っています。
概要
滨补型と呼ばれる超新星は、爆発の规模がほぼ同じでピーク时の明るさもよく揃っており、「宇宙の标準光源」とも呼ばれる性质を持っています。宇宙の様々な场所で発生した滨补型超新星を観测し、宇宙の加速膨张を発见した二つの研究グループが2011年のノーベル物理学赏に辉くなど、滨补型超新星は宇宙の歴史と未来を知る上で重要な役割を果たしています。その重要性にも関わらず、滨补型超新星に至る进化と爆発过程には多くの谜が残されています。白色矮星と呼ばれる特殊な星の核反応暴走爆発であることが知られていますが、そもそもどのように核反応暴走の引き金が引かれるかの详细がまだ解明されていません。
今回、本研究グループは、すばる望远镜に搭载された贬厂颁を用いて爆発后1日以内の超新星を捉えることに成功しました。この観测结果から、この超新星は、これまでに観测されてきた滨补型超新星の変化から推测されていたよりもずっと早い时期に明るくなっていたことがわかりました。さらにこの滨补型超新星の明るさと色の时间変化を详细に调べると、これまでに考えられていた理论モデルで説明できないことも明らかになりました。
本研究グループは、スーパーコンピュータを用いて详しい理论计算を行い、この超新星の正体を解明しました。白色矮星に降り积もったヘリウムの层の最深部で激しい核融合反応が始まり、その衝撃波が中心に伝播して星全体が爆発するという机构でその観测的特徴が良く説明できることがわかりました。この机构は滨补型超新星の爆発机构として提案されていた説の一つですが、それに対する最初の确たる観测的証拠であり、极めて重要な成果です。
以上の成果は、滨补型超新星の详しい爆発机构が観测データを用いて立証された初めての例です。このような爆発机构が一部の超新星のみで働くのか、あるいは普遍的な机构なのかを解明することが今后の课题となります。本研究グループは、今后更に観测を进めることで多くの超新星を検出し、その中からより初期段阶の超新星を探し出す予定です。
図：白色矮星に降り积もったヘリウムが星の表面で爆発し、白色矮星の中心の核融合反応に点火した模様を表す想像図（提供：东京大学大学院理学系研究科）
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Ji-an Jiang, Mamoru Doi, Keiichi Maeda, Toshikazu Shigeyama, Ken'ichi Nomoto, Naoki Yasuda, Saurabh W. Jha, Masaomi Tanaka, Tomoki Morokuma, Nozomu Tominaga, ?eljko Ivezi?, Pilar Ruiz-Lapuente, Maximilian D. Stritzinger, Paolo A. Mazzali, Christopher Ashall, Jeremy Mould, Dietrich Baade, Nao Suzuki, Andrew J. Connolly, Ferdinando Patat, Lifan Wang, Peter Yoachim, David Jones, Hisanori Furusawa & Satoshi Miyazaki (2017). A hybrid type Ia supernova with an early flash triggered by helium-shell detonation. Nature, 550(7674), 80-83.
- 朝日新聞（10月6日 7面）、産経新聞（10月5日 24面）、日本経済新聞電子版（10月5日）および科学新聞（10月13日 2面）に掲載されました。
