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Ⅰa型超新星

辞書:科学用語の基礎知識 天文学天体用語編 (USTLY)
読み:いちエイがたちょうしんせい
品詞:名詞
2003/07/02 作成
2016/07/08 更新

Ⅰ型超新星のうち、珪素(Si=シリコン)の吸収線が特徴的なもの。

初期に、Ⅰ型超新星として観測されていた。Ⅰb型などが発見されたため、Ⅰ型はⅠa型に改名され今に至る。

Ⅰa型超新星は連星系の白色矮星超新星爆発を起こすものである。

白色矮星は、チャンドラセカール限界によって太陽質量の1.44倍程度が上限となる。万一この質量を超えてしまうと、白色矮星は重力収縮によって崩壊する。

Ⅱ型超新星に比べ、爆発後にできる重い元素の中にが多い。

質量の増加

Ⅰa型超新星は、連星系でのみ生じる。発生機序は、次の二説が存在する。

  • 降着説
  • 合体説

うち、有力視されているのは降着説である。

白色矮星(炭素酸素が主成分)に、隣の天体(恒星など)からのガスが白色矮星に降着して徐々に白色矮星の質量が増え、やがてチャンドラセカール限界を超える、または核反応等によって超新星爆発するという説である。

合体説は二つ(以上)の天体が合体するものであり、この場合は合体の瞬時にチャンドラセカール限界を超えることになる。

核融合

降着説では、徐々に質量が降着し、やがてチャンドラセカール限界に到達することになる。しかし実際には、対流などによってチャンドラセカール限界寸前で踏みとどまり、降着では限界を超えることはないとする説がある。

しかし爆発寸前の状態でやがて核融合が始まり、すなわち白色矮星は恒星に変化する。ただし、核融合の燃焼過程を制御する能力を持たないため、核融合は暴走しやすいとされている。

その中で太陽質量の数倍はないと生じないとされる核融合反応炭素燃焼過程が生じるとされ、やがて大質量星でしか起こりえない酸素燃焼過程までが生じるとされる。核融合で白色矮星の主成分である炭素酸素が消費され、酸素燃焼過程では珪素までが元素合成される。

この珪素の存在が、Ⅰa型超新星のスペクトル線の特徴である珪素の吸収線の由来になると見込まれている。

爆発

核融合によって内部温度は上昇する。

温度が上昇することで、星をつなぎ止めている重力結合エネルギーよりも、星をバラバラにする運動エネルギーの方が勝るようになり、結果として衝撃波を放出しながら星全体が吹き飛ぶ超新星爆発に至る。

天体内や周辺の物質は光速の約6%の速度で吹き飛ばされるとされており、また放出されるエネルギーが天体の光度を急激に高める元となる。

吸収線

珪素による615nm付近の吸収線(実験室では635.5nmなので、−10000km/s(-8640.0km/cBeat)程度の視線速度のため青方偏移している)を特徴としている。

後に、中性ヘリウムの吸収線の超新星が見つかった時、これをⅠb型超新星とし、従来のⅠ型超新星をⅠa型超新星と呼ぶようになって現在に至っている。

性質

数ある超新星の中でも、Ⅰa型超新星は特異な性質を持っているため注目を集めている。

他の型の超新星は、「星が活発に生まれる場所」つまり渦巻銀河棒渦巻銀河の円盤部分(腕部分)にしか出現しない。ところが、Ⅰa型超新星は星が生まれていないはずの古い銀河である楕円銀河にも出現する。

加えて、Ⅰa型超新星は他の型の超新星よりも明るく、そして光度変化が早く、そして最も重要な点として「最も明るいときの光度(絶対等級)がほぼ均一」、といった特徴がある。

Ⅰa型超新星の絶対等級はほぼ−19.3等(太陽光度の約50億倍)で、殆ど誤差がない。

ここから、Ⅰa型超新星が暗く見えれば遠く、明るく見えれば近いということになり、その明るさから超新星の距離、延いては所属する銀河の距離がかなり正確に求められることになる。

SN 2014J

2014(平成26)年におおぐま座の銀河M82に出現したⅠa型超新星(核暴走型)のSN 2014Jのγ線観測により、爆発の仕組みが明らかになってきた。

Ia型超新星爆発の際には、おそらく珪素燃焼過程においてニッケル56が作られるが、従来理論では白色矮星の中心より核反応が始まるため、このニッケル56由来のγ線は数ヶ月間は周囲の物質に隠されて見えないとされてきた。

しかしSN 2014Jの場合、爆発から約18日の段階でニッケル56の崩壊にともなうγ線が検出され、従来説が誤りであることが判明した。

まだSN 2014Jでしか観測できていないため他のⅠa型超新星がどうかは不明な状態だが、他も同様であるなら、核反応は白色矮星の表面付近で生じ、このときにニッケル56が作られる。さらに表面の核反応は白色矮星の中心部にまで伝わり、結果として星全体が吹き飛ぶ超新星爆発に至るという新理論が導かれる。ニッケル56は表面にあるため、これが比較的早期に観測されたということになる。

用語の所属
超新星
Ⅰ型超新星
1A
関連する用語
白色矮星
シリコン

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