記録に残る最古の超新星が残した残骸「RCW 86」　ダークエネルギーカメラで撮影

【▲ 185年の超新星「SN 185」が残したと考えられている超新星残骸「RCW 86」（Credit: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA, T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), J. Miller (Gemini Observatory/NSF’s NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF’s NOIRLab)）】

こちらは「ケンタウルス座」と「コンパス座」の境界付近を捉えた画像。横幅は満月の視直径ほぼ2個分に相当します（視野は60.96×47.91分角）。くすぶる炎のように中央のやや暗い領域を取り囲む、大きなリング状のぼやけた天体は、約8000光年先にある「RCW 86」（※）と呼ばれる超新星残骸です。

超新星残骸とは、質量が太陽の8倍以上ある大質量星で超新星爆発が起こった後に観測される天体のこと。超新星爆発にともなって発生した衝撃波が広がり、周囲のガスを加熱することで、可視光線やX線といった電磁波が放射されていると考えられています。

RCW 86を残した超新星は、今から1800年以上前の人類に目撃されていたようです。画像を公開した米国科学財団（NSF）の国立光学・赤外天文学研究所（NOIRLab）によると、RCW 86があるのと同じ領域で西暦185年に「客星」が出現し、およそ8か月間に渡って観測され続けたことを示す記録が中国の歴史書「後漢書」に残されています。

客星は彗星や超新星といった突然出現したように見える天体のことで、後漢書に記されている185年の客星は超新星だったとみられることから現在では「SN 185」（SNはSupernova＝超新星の略）と呼ばれており、記録が残っているものとしては最古の超新星だとされています。地球からの距離や構造の大きさ、残骸から推定される爆発が起きた時期、検出された元素の種類などをもとに、RCW 86はSN 185が残した超新星残骸であり、SN 185は白色矮星と恒星からなる連星で起きた「Ia型超新星」だったと考えられています。

白色矮星とは、太陽のように比較的軽い恒星（質量は太陽の8倍以下）が赤色巨星の段階を経て進化した天体のこと。赤色巨星に進化した恒星は周囲の宇宙空間へと外層からガスを放出して質量を失っていき、その後に残ったコア（中心核）が白色矮星になると考えられています。一般的な白色矮星は直径が地球と同じくらいですが、質量は太陽の4分の3程度もあるとされている高密度な天体です。

連星をなす恒星の片方が寿命を迎えて白色矮星になると、白色矮星と恒星からなる連星が誕生します。このような連星では恒星から流れ出た水素ガスが白色矮星に降り積もることがあり、その結果として白色矮星の質量が太陽の約1.4倍（チャンドラセカール限界）に達すると超新星爆発に至ります。これがIa型超新星と呼ばれる現象です。現在RCW 86で観測されている空洞は、白色矮星にガスが降り積もる過程で吹いた高速の風によって、ガスや塵が外側へと押し出されたことで形成されたと考えられています。

Ia型超新星は真の明るさが一定だとされていることから、観測された見かけの明るさをもとに遠い銀河までの距離を測る標準光源として利用されています。なお、Ia型超新星は白色矮星どうしの衝突・合体で起きる場合もあると考えられています。

【▲ 参考動画：白色矮星を含む連星で起こるとされるIa型超新星の解説（英語）】
（Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/CI Labs）

冒頭の画像はチリのセロ・トロロ汎米天文台にあるブランコ4m望遠鏡に設置された観測装置「ダークエネルギーカメラ（DECam）」の観測データ（可視光線と赤外線のフィルターを使用）をもとに作成されたもので、NOIRLabから2023年3月1日付で公開されました。ダークエネルギーカメラはその名が示すようにダークエネルギー（暗黒エネルギー）の研究を主な目的として開発された観測装置で、画素数は約520メガピクセル、満月約14個分の広さ（3平方度）を一度に撮影することができます。当初の目的であるダークエネルギー研究のための観測は2013年から2019年にかけて実施されました。

※…NOIRLabではSN 185が残したとされる超新星残骸を「RCW 86」と呼んでいますが、ストラスブール天文データセンターのデータベース「SIMBAD」によれば、RCW 86はより正確には冒頭の画像の上辺近くに見える明るい一部分（HII領域）を指す名称で、超新星残骸の全体は「SNR G315.0-02.3」等とも呼ばれています。

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文／sorae編集部