なぜ一部の星は「超新星偽者」になるのでしょうか?天文学者はまだ本当のことをわかっていない

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夜空を見ると、通常の何千倍も明るく燃えている星が想像できます。それは宇宙の爆発、超新星です！そうではないことを除いて。スターは生き続ける。

これらの暴力的で非致死性の噴火は、星を本物の星に似せることができます 超新星 —私たちが愛情を込めて「超新星詐欺師」と呼ぶものにつながります。

これらは大規模です 星巨大な癇癪を起こしやすく、自分の物質を大量に摂取します。天文学者はこれを「噴火による質量損失」と呼んでいますが、これは私たちがまだ完全に理解しようとしている素晴らしいドラマです。

これらの超新星詐欺師を理解しようとすることは、あまり近づかずに荒れ狂う火山の噴出量を量ろうとするようなものです。それが重要であることはわかっていますが、これらの星が放出する物質の量とその原因を測定することは驚くほど困難です。

たとえば赤外線や電波観測による質量損失を測定する現在の方法では、通常、現在何が起こっているかしかわかりません。しかし、これらの星々は物事を一定の流れではなく、一気に吐き出します。そして、星の集団全体ですべてを平均しようとすると、個々の星の行動の重要な詳細を見逃してしまいます。

何十年にもわたって、天文学者は複雑なコンピューター モデルを考案してきました。 星がどのように生きて死ぬかを予測する。これらの恒星の進化の軌跡は、私たちの宇宙の水晶玉です。しかし、本当に巨大な星の場合、モデルはしばしば消滅し、シミュレーション内でその寿命を完了することができません。大きな問題ですか？これと同じ噴火による質量損失です。

このモデルには、光の圧力によって星の物質が安定した光度の限界を超えて押し出される状態、つまり科学者がスーパーエディントン状態と呼ぶものを想像することによって、それを説明する方法が含まれている。

しかし、これを機能させる鍵となるのは、フローティング効率パラメータ、つまりバーストの強さを制御するダイヤルです。そしてそれをどこに置けばよいのか誰も知りませんでした。それは極めて重要かつ無制限の値であり、これらの宇宙の巨人がどのように進化するのかについての私たちの理解を妨げていました。

これらの現象を正確にモデル化するのに苦労しているということは、暴力的な噴火の観測証拠が増えているにもかかわらず、根底にある物理的メカニズムがまだ十分に理解されていないことを意味します。

しかし、天文学者は賢い集団です。天体物理学センターのシェリー・J・チェン率いるチーム |ハーバード大学とスミソニアン博物館は、チャーリー・コンロイ氏とジャレッド・A・ゴールドバーグ氏とともに、この問題に一体となって正面から取り組むことを決定した。 新しい研究がarXivで公開されました。

あなたのアイデアは？彼らは、単一の巨人のすべての小さなげっぷを測定しようとする代わりに、私たちの近くの銀河系にある赤色超巨星、つまり私たちがローカルグループ恒星集団と呼んでいるものの数を調査するでしょう。これらは、最終段階にある巨大な星であり、肥大化して金髪になり、宇宙全体で輝いています。私たちは彼らがどこに住んでいるか知っています。私たちは彼らがどのようなものであるかを知っています。

PanSTARRS1 中深度サーベイなどの広視野サーベイは、これらの特異な過渡現象や光バーストを検出する私たちの能力に革命をもたらし、遠方の銀河にある赤色巨星の地図を作成するのに役立ちました。この観測力は、噴火による質量損失の校正に必要なデータを収集するために非常に重要です。

研究チームは MESA の洗練された恒星進化モデルを使用し、その謎の効率パラメータを微調整して何が起こったのかを確認しました。そこで彼らは、模擬恒星集団を作成した。基本的には、これらのモデル化された星で満たされた偽の銀河であり、実際の星形成領域と同様に、異なる初期質量と年齢を示している。

次に、これらのシミュレートされた星の予測された明るさ分布を、赤色超巨星の実際の観測結果と比較しました。 小マゼラン雲マゼランの大雲と、 アンドロメダ銀河 (M31)。それは、群衆のぼやけた写真を容疑者の顔ぶれと照合し、画像がピンとくるまで慎重に調整するようなものでした。

彼らが発見したのは、効率パラメータが単なる乱数ではないということでした。金属性、つまり星に焼き付けられた重元素の量に関して、明確で前向きな傾向が示されました。

より重い元素が増えると、より激しい噴火が起こります。これは、火山の実験に重曹を追加するのと少し似ています – 物事が活発になります。

この調整された噴火による質量損失により、星が本当に重くなり始める（太陽の質量の 20 倍以上）ことが妨げられます。 赤色超巨星 モデルの中で。その代わりに、これらの巨大な星は劇的な爆発の際に非常に多くの物質を放出するため、赤色超巨星の段階を完全にスキップし、別の道をたどって進化します。

しかし 宇宙いつものように、彼はもっと多くのカードを持っています。質量損失と金属量のこの関係は強固であるように見えますが、この傾向が実際に広範囲に広がっていることを確認するには、すぐ隣の銀河だけでなく、より多くの銀河でそれをテストする必要があります。将来のシミュレーションでは、さらに深く調査する必要があります。金属性は何が噴火の引き金となるのか、あるいはどれだけの物質が流出するのかに影響を与えるのでしょうか。

これらの星の物語はまだ終わっていません。新たな観測の爆発や洗練されたモデルがそれぞれ別の層を剥がし、星の一生がいかにダイナミックで驚くべきものであるかを私たちに示します。