第23章恒星の死The Death of Stars

Type II supernova explosion like SN1987A can leave behind two different kinds of collapsed remnants: a neutron star (see Evolution of Massive Stars: An Explosive Finish) or a black hole (which will be discussed in Black Holes and Curved Spacetime.) During the years that followed the discovery of SN1987A, the central region of the explosion has been hidden from our direct observations by a great deal of gas and dust.

SN 1987AのようなII型超新星爆発は、崩壊した残骸として、二種類の異なる天体を残し得る。中性子星（「大質量星の進化――爆発による最期」参照）と、ブラックホール（「ブラックホールと曲がった時空」で扱う）である。SN 1987Aの発見から何年もの間、爆発の中心部は大量のガスと塵に隠れ、直接には観測できなかった。

But in 2024, an international team of astronomers, led by Claes Fransson of Stockholm University, announced that the James Webb Space Telescope had now enabled them to look through the dust. Using infrared light, they observed highly ionized atoms of argon and sulfur in the center of the supernova remnant. The argon atoms had lost five of their 18 electrons, a process that requires a photon with a lot of energy. (We discussed light as a photon in The Behavior of Light.)

しかし2024年、ストックホルム大学のクラース・フランソンを中心とする国際研究チームは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡によって、塵を透かして見られるようになったと発表した。赤外線を使って、超新星残骸の中心で、強く電離したアルゴンと硫黄の原子を観測したのである。アルゴン原子は18個ある電子のうち5個を失っていた。この過程には、大きなエネルギーを持つ光子が必要である。（光を光子として捉える考え方は「光の振る舞い」で説明した。）

They tried to fit their observations with a number of different scenarios for where such high-energy photons could come from, but the only idea that explained all their observations is that there is a newly-born neutron star in the center giving off high-energy X-ray radiation. We will discuss the properties of such neutron stars in the section that follows.

チームは、このような高エネルギーの光子がどこから来るのか、さまざまな筋書きで観測結果を説明しようとした。しかし、すべての観測を説明できたのは、中心に生まれたばかりの中性子星があり、高エネルギーのX線を放っている、という考えだけだった。このような中性子星の性質は、次の節で取り上げる。

Astronomers are delighted to be able to observe a newly-born neutron star so early in its life and will be following the story of this “star corpse” for many years to come.

天文学者は、生まれて間もない中性子星を、これほど早い段階で観測できることを喜んでいる。この『星の残骸』の物語を、これから長年にわたって追い続けることになるだろう。

A supernova occurs on average once every 25 to 100 years in the Milky Way Galaxy. Despite the odds, no supernova in our Galaxy has been observed from Earth since the invention of the telescope. However, one nearby supernova (SN 1987A) has been observed in a neighboring galaxy, the Large Magellanic Cloud. The star that evolved to become SN 1987A began its life as a blue supergiant, evolved to become a red supergiant, and returned to being a blue supergiant at the time it exploded. Studies of SN 1987A have detected neutrinos from the core collapse and confirmed theoretical calculations of what happens during such explosions, including the formation of elements beyond iron. Supernovae are a main source of high-energy cosmic rays and can be dangerous for any living organisms in nearby star systems.

天の川銀河では、平均25～100年に一度、超新星が起こる。しかし、その頻度から期待されるにもかかわらず、望遠鏡の発明以降、私たちの銀河の超新星が地球から観測された例はない。近くでは、隣の銀河である大マゼラン雲で、SN 1987Aが観測された。SN 1987Aになった星は、青色超巨星として一生を始め、赤色超巨星へ進化し、爆発時には再び青色超巨星に戻っていた。その研究では、中心核の崩壊から来たニュートリノが検出され、鉄より重い元素の生成を含め、こうした爆発で何が起きるかについての理論計算が確かめられた。超新星は高エネルギー宇宙線の主要な発生源であり、近くの恒星系の生物に危険を及ぼし得る。