超巨星、アンドロメダ銀河の恒星質量ブラックホールに崩壊 科学ニュース

NASA の NEOWISE ミッションのアーカイブ データと、他の宇宙および地上の天文台からのデータを使用して、天文学者らは、大質量星が減光してブラック ホールに消えていくというこれまでで最も明確な観測記録を特定しました。この現象は、かつては理論化されていましたが、めったに観測されませんでした。 M31-2014-DS1の所在と消失。画像クレジット: D その他.、doi:10.1126/science.adt4853。 巨星は寿命が近づくと不安定になり、サイズが大きくなり、人間には見えない時間スケールでの明るさの顕著な変化を引き起こす可能性があります。 多くの場合、これらの星は壮観な超新星によって消滅しますが、超新星は非常に明るく、検出が容易です。 ただし、死にかけているすべての星が爆発するわけではありません。この理論は、一部の大質量星は爆発を成功させることができないことを示唆しています。 代わりに、星の核が崩壊すると、その外側の物質が内側に落ちて、ブラックホールが形成されます。 しかし、そのような失敗した超新星は、弱いエネルギーの痕跡を放出し、主に視界から消える星として現れるため、検出するのが困難です。 コロンビア大学の天文学者キシュレー・デイ氏らは、NEOWISEミッションによるアーカイブの長期赤外線観測を利用して、近くのアンドロメダ銀河の変光星を探索し、珍しい超巨星M31-2014-DS1を発見した。 2014年に中赤外線で増光し、その後2017年から2022年にかけて光学光で約10,000倍（検出不能）、全光で約10倍減光しました。 ハッブルとそれより大型の地上望遠鏡による追跡観測では、近赤外線で検出できる非常にかすかな赤い残骸のみが明らかになった。これは、この星が現在は塵に厚く覆われている、つまり数年前の明るい超巨星の影にすぎないことを示唆している。 研究者らは、これらの観測結果を、恒星質量ブラックホールの誕生につながった超新星爆発の証拠であると解釈した。 「この星の劇的かつ持続的な消滅は非常に異例であり、超新星が発生せず、星の中心部が直接ブラックホールに崩壊したことを示唆している」とディー博士は述べた。 「この質量の星は常に超新星として爆発すると長い間信じられてきました。」 「同様の質量の星が爆発に成功するかもしれないし、失敗しないかもしれないという事実は、重力、ガス圧、そして強力な衝撃波が死にかけている星の内部で無秩序に相互作用するためである可能性が高い。」 デイ博士とその共著者らは、M31-2014-DS1 と同様の運命を辿った可能性のある別の巨大星、NGC 6946-BH1 を特定した。 これは、星が超新星に失敗してブラックホールに崩壊した後、星を覆う外層に何が起こったのかを理解する上で重要な進歩につながりました。 見落とされている要素は対流であり、星の内部の膨大な温度差の副産物です。 星の中心近くの物質は非常に高温ですが、外側の領域は低温です。この違いにより、恒星の中のガスは高温の領域から低温の領域に移動します。 星の核が崩壊しても、外層のガスはこの対流によって依然として急速に移動しています。 理論モデルによれば、これにより、外側の層の大部分が直接内部に落ちることが防止されます。代わりに、内層はブラック ホールの外側の周りを周回し、対流ゾーンの最外層を追い出します。 放出された物質は、ブラックホールの周囲の熱い物質から離れるにつれて冷えます。この冷たい物質は、原子と分子が結合して容易に塵を形成します。 塵はブラックホールを周回する高温ガスを覆い隠し、塵を加熱して赤外線波長で観察可能な輝きを生成します。 この赤い輝きは、星が消えた後も何十年も見え続けます。 フラットアイアン研究所のアンドレア・アントニ氏は、「降着速度は星の完全な爆発よりもはるかに遅い」と述べた。 「この対流物質には角運動量があるため、ブラックホールの周りを円運動します。」 「数カ月や1年ではなく、数十年かかるのです。」 「これらすべてのせいで、それがそうでない場合よりも明るい光源となり、親星が減光するのに長い遅れが見られます。」 その結果に関する論文が今週ジャーナルに掲載されました 科学。…