星はほこりっぽい銀河で爆発します-私たちは常にそれらを見ることができるとは限りません

この画像は、NASAのスピッツァー望遠鏡とハッブル望遠鏡によって捉えられた銀河Arp148を示しています。 特別に処理されたスピッツァーデータが白い円の中に現れ、塵に隠された超新星からの赤外線を明らかにします。 これは、最近の論文で初めて文書化された5つの隠された超新星の1つです。 クレジット：NASA / JPL-Caltech

爆発する星は刺激的な光のショーを生成します。 スピッツァーなどの赤外線望遠鏡は、霞が透けて見えるため、これらの噴火がどのくらいの頻度で発生するかをより正確に把握できます。

超新星（巨大な星の死の悲劇、そして宇宙で最も明るく最も強力な爆発の1つ）は見逃せないと思うでしょう。 しかし、宇宙の最も遠い部分で観測されたそのような爆発の数は、天体物理学者の予想よりはるかに少ないです。

からのデータを使用した新しい研究 NASA最近引退したスピッツァー宇宙望遠鏡は、これまで見られなかった、光学光では検出されなかった5つの超新星の発見を報告しました。 スピッツァーは、光学光を遮る塵の雲を透過する赤外線で宇宙を見ました。これは、私たちの目が見る種類の光であり、遮るもののない超新星が最も明るく放射します。

隠された超新星を探すために、研究者たちは40個のほこりっぽい銀河のスピッツァー観測を研究しました。 （宇宙では、塵は煙に似た質感の粒子のような粒子を指します。）これらの銀河で見つかった数に基づいて、研究は超新星が実際に科学者が期待するのと同じくらい頻繁に発生することを確認します。 この予測は、星がどのように進化するかについての科学者の現在の理解に基づいています。 このような研究は、理解を強化するか、特定の側面に挑戦することによって、この理解を向上させるために必要です。

この無料のNASAポスターをダウンロードする、引退したスピッツァー宇宙望遠鏡を記念します。 クレジット：NASA / JPL-Caltech

宇宙望遠鏡科学研究所の科学者であるオリ・フォックス氏は、「スピッツァーによるこれらの結果は、超新星を検出するために私たちが長い間頼ってきた光学調査が、宇宙で発生するスターバーストの半分を見逃していることを示しています」と述べています。ボルチモアで。 メリーランド州、および王立天文学会月報に掲載された新しい研究の筆頭著者。 「スピッツァーで見られる超新星の数が理論的予測と統計的に一致していることは非常に良いニュースです。」

予測された超新星の数と光学望遠鏡によって観測された数との間の不一致である「超新星パラドックス」は、近くの宇宙では問題ではありません。 そこでは、銀河は星形成のペースを遅くし、一般的にほこりが少なくなっています。 しかし、宇宙の最も外側の領域では、銀河は若く見え、より高い割合で星を生成し、より多くの塵を持っている傾向があります。 このほこりは、光学光と紫外線を吸収して散乱させ、望遠鏡に到達するのを防ぎます。 そのため、研究者たちは、欠落している超新星が存在し、見えないはずだと長い間推論してきました。

「星形成の初期から局所宇宙は少し落ち着いているので、典型的な光学的探索で予想される超新星の数を見ることができます」とフォックス氏は語った。 「しかし、観測された超新星の検出率は、あなたがさらに移動するにつれて減少し、最もほこりっぽい銀河が優勢だった宇宙時代に戻ります。」

このような遠距離で超新星を検出することは困難な場合があります。 神秘的な銀河の世界に囲まれているが、それほど極端ではない距離にある超新星の探索を行うために、フォックスのチームは、発光および超発光赤外線銀河（それぞれLIRGおよびULIRG）として知られる40個のダストチョーク銀河のローカルグループを選択しました。 LIRGとULIRGのほこりは、超新星などの物体からの光を吸収しますが、スピッツァーのような望遠鏡がそれを検出できるまで、これらの同じ物体からの赤外線を遮るものなく通過させます。

研究者の予感は、これまでに見たことのない5つの超新星が（赤外線）光の中で現れたときに正しいことが証明されました。 「望遠鏡がこれらのほこりっぽい銀河からの微妙な超新星信号を拾うことができたということは、スピッツァーの発見の可能性の証拠です」とフォックスは言いました。

研究の共著者であるアレックス・フィリペンコ、天文学の教授 カリフォルニア大学バークレー校。 「彼らは、「すべての超新星はどこに行ったのか」という質問に答えるのを助けました。 「」

スピッツァーが発見した超新星の種類は「基本崩壊超新星」と呼ばれ、太陽の8倍以上の質量を持つ巨星が含まれています。 彼らが老化し、それらのコアが鉄で満たされると、大きな星はもはや彼ら自身の重力に耐えるのに十分なエネルギーを生み出すことができなくなり、それらのコアは突然そして壊滅的に崩壊します。

急速な子育て中に発生する強い圧力と温度は、核融合を介して新しい化学元素を形成します。 崩壊した星は、最終的には超高密度のコアで跳ね返り、小さな破片に爆発し、それらの要素を空間全体に散乱させます。 超新星は、ほとんどの金属のように「重い」元素を生成します。 これらの要素は、地球のような岩石の惑星や生物の構築に不可欠です。 一般に、超新星率は、星形成モデルと宇宙における重元素の形成の重要な調査です。

「いくつの星が形成されているかを示すことができれば、いくつの星が爆発するかを予測することができます」とフォックス氏は語った。 「または、逆に、爆発している星の数がわかれば、形成されている星の数を予測できます。この関係を理解することは、天体物理学の多くの研究分野にとって重要です。」

NASAのローマンナンシーグレース宇宙望遠鏡やジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡などの次世代望遠鏡は、スピッツァーのような赤外線を検出します。

「私たちの研究は、星形成モデルが以前に考えられていたよりも超新星率とより一致していることを示しました」とフォックスは言いました。 「これらの隠された超新星を明らかにすることによって、スピッツァーはウェッブとローマの宇宙望遠鏡で新しい種類の発見への道を開いた。」

参照：「A スピッツァー Uri de Vox、Harish Khandrika、David Rubin、Chadwick Casper、Gary Z Lee、Tamas Szalay、Lee Armos、Alexei V. Filipenko、Michael F. Skrutsky、Lou Strulger、Schuyler de VanDyckによる「塵に覆われた超新星の調査」 2021年6月21日および 王立天文学会月報。
DOI：10.1093 / mnras / stab1740

ミッションの詳細

南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所は、ミッションオペレーションを実施し、ワシントンにある機関の科学ミッション局のスピッツァー宇宙望遠鏡ミッションを指揮しました。 科学的操作は、パサデナのカリフォルニア工科大学のスピッツァーサイエンスセンターで行われました。 宇宙船の運用は、コロラド州リトルトンのロッキードマーティンスペースを拠点としていました。 データは、カリフォルニア工科大学のIPACにある赤外線科学アーカイブにアーカイブされています。 カリフォルニア工科大学が運営 ジェット推進研究所 NASAに。