ヘリックス星雲で「星の最期」を見る——MOTHRA望遠鏡が捉えた物質の再利用
太陽のような低質量星は、超新星爆発という劇的な終末を迎えない。代わりに、燃料が尽きると外層を宇宙空間へ放出し、その中に新しい星雲が形成される。このような星雲を惑星状星雲と呼ぶ。最も有名な惑星状星雲の一つが、地球から約650光年離れた場所にあるヘリックス星雲（NGC 7283）だ。透明な眼球のような外観で、ハッブル宇宙望遠鏡の象徴的な画像としても知られている。
最近、Yale大学の天文学・物理学教授Pieter van Dokkumを筆頭とした研究チームが、この有名な星雲を特殊な望遠鏡で観測し、これまで直接確認が困難だった現象を捉えることに成功した。研究成果は『Nature』に「ヘリックス星雲の外側領域における多数の弓状衝撃波（Numerous bow shocks in the outer Helix Nebula）」として発表されている。
1140本のカメラレンズが捉えた微小な衝撃波
この観測に用いられたのがMOTHRA（Modular Optical Telephoto Hyperspectral Robotic Array）という異色の望遠鏡である。完成時には高性能なCanonの望遠レンズ1140本で構成される予定だ。レンズ群は従来の大型天文望遠鏡が抱える内部回折の抑制に優れており、特定の観測対象では大きな利点となる。MOTHRAは日本の怪獣映画に因んだユニークな名称も特徴で、完全完成前の段階でもヘリックス星雲の外側領域における詳細な弓状衝撃波を検出できた。
研究チームが発見したのは、星雲の東側外部領域に22個の弓状衝撃波だ。この衝撃波が注目される理由は、その規模にある。通常、進化末期の星の周辺で観測される弓状衝撃波は大規模だが、今回検出されたものは極めてコンパクトで、個別のガス塊それぞれに関連していた。
星からの距離で劇的に変わる衝撃波の性質
観測データは衝撃波の形態が中心の白色矮星からの距離によって劇的に変化することを示している。中心に近い衝撃波は大きく、薄く、くっきり定義される。距離が増すにつれ、サイズが縮小し、境界がぼやけ、断片化が進む。研究チームはこの変化を、漸近巨大枝段階の星からの放出物が星間物質と相互作用し、段階的に剥離・破砕されるプロセスとして解釈している。
van Dokkumと共著者らは、今回MOTHRA画像によって、白色矮星からおおよそ1パーサック以上の距離にある多くの特徴が初めて検出されたことを指摘している。これらの特徴の中で最も顕著なのが、星雲東側に位置する数多くの弓状衝撃波である。ここで放出物は星間物質と超音速の相対速度で衝突しており、この衝突がハッブル宇宙望遠鏡の従来観測では検出困難だった現象なのだ。
恒星が放出した金属に富む物質は最終的に星間物質に混ざり込み、やがて次の世代の星形成に利用される。MOTHRAの高い分解能は、この宇宙的な物質循環の最終段階を初めて詳細に観測する道を開いた。
出典: Universe Today
