845年前の超新星の痕跡に、織り成された「結び目」の構造
1181年、中国と日本の天文学者たちが記録した「客星」。カシオペア座に突如現れたその光は6ヶ月間にわたって夜空を照らし続けた。当時の観測者たちはそれが爆発する星―超新星であることを知りませんでしたが、現代の天文学者はほぼ確実に、その痕跡を特定しています。Pa 30（別名IRAS 00500+6713）と呼ばれるこの超新星残骸です。
最新の観測により、Pa 30の内部構造が従来の認識をはるかに上回る複雑さを持つことが明かされました。ジェミニ北望遠鏡（Gemini North Telescope）とその多目的分光器GMOS（ジェミニ・マルチ・オブジェクト・スペクトログラフ）を用いた観測です。ティム・カニンガムを筆頭著者とする研究チーム（ウォーリック大学物理学科およびハーバード・スミソニアン天体物理学センター所属）は、新たな論文「Type Iax超新星残骸Pa 30における結び目の検出」でこの成果を報告しています。
高密度のフィラメント構造を映し出す観測
ジェミニ北望遠鏡による狭帯域観測では、超新星爆発で放出された物質（エジェクタ）のフィラメント構造が、従来の画像よりも一桁多く検出されました。注目されるのは、観測に用いられた[S ii]（一価イオン化硫黄）という発光線です。このイオン化ガス雲の観測に欠かせない要素により、Pa 30の内部像は劇的に鮮明化しました。
それまでの観測で見えていたのは平滑な放射状の筋でしたが、新しい画像が示す像はまったく異なります。フィラメントは実は無数の「こぶ」や「塊」が連なった構造をしていたのです。これは爆発時に周囲の恒星間物質が不均一な密度と温度を持っていたことを示す証拠です。その不均一性が、外側へ膨張する超新星爆発物質の形を徐々に作り上げていきました。
オーストリア科学技術研究所のイラリア・カイアッツォ氏は、この観測精度の向上がPa 30の地球への近接性によってもたらされたものだと指摘しています。この近さこそが、Pa 30を観測対象として唯一無二の価値あるものにしているということです。
中心に残された異例の白色矮星
Pa 30の特異性はフィラメント構造だけではありません。爆発の中心には白色矮星が位置しており、これもまた例外的な存在です。
研究チームによれば、この白色矮星は超チャンドラセカール白色矮星と呼ばれる異常な天体の可能性が高い。通常、白色矮星の質量限界は約1.4太陽質量ですが、Pa 30の白色矮星は約1.5太陽質量に達しているとみられます。表面温度は約20万℃という極高温で、毎秒約16,000km という記録的な速度の恒星風を放出しています。
一般的に、超新星爆発は残された白色矮星に強い反動を与え、それを星雲の中心からずらしてしまいます。ところがPa 30では、白色矮星が星雲の中心にとどまっているのです。研究者たちの測定によれば、星雲の中心は中央の星の位置と一致しており、残骸が大きな横方向の反動を受けなかったことを示唆しています。この配置の安定性は、Type Iax型（低質量白色矮星の合体による爆発様式）の超新星モデルにおいて、爆発が不完全な爆轟または片中心の部分的な燃焼として進行する可能性と関連があるかもしれません。
846年近くの時を経て、Pa 30は星雲の内部から中心の星に至るまで、超新星爆発がどのように宇宙空間に物質を撒き散らすのかという問題を、前例のない詳細さで物語り続けているのです。
出典: Universe Today
