中性子星の連星をつくる、外層が大きく剥がれた星の超新星爆発を発見

【概要】

2017年、連星を成す二つの中性子星の合体現象が、重力波と電磁波を用いた観測によって世界で初めて捉えられました。実は、中性子星どうしの連星が作られる条件はたいへん難しいと考えられており、その形成過程はこれまで明らかになっていませんでした。この問題を解決するために、国立天文台理論研究部の守屋尭 特任助教らの研究チームは、次のような理論が唱えてきました。中性子星と連星を成している星の外層が大きく剥がれ、その状態で超新星爆発を起こすと、結果、中性子星どうしの連星が作られるという説です。そしてついに、この理論で予測された外層が大きく剥がれた超新星とよく一致する特徴を示す超新星が、過去の観測データからこのたび発見されたのです。これは、中性子星どうしの連星を形成すると考えられる超新星爆発を、世界で初めて捉えた観測と言えます。(2018年10月12日 プレスリリース)



図1:超新星 iPTF14gqr の出現前と出現後の画像。破線の丸で囲まれた部分が超新星。超新星出現前のスローン・デジタル・スカイ・サーベイ(SDSS)による画像(赤、緑の2色合成画像、左)と、2014年10月19日の超新星出現時のパロマー60インチ望遠鏡による観測画像(赤、緑、青の3色合成画像、右)。(クレジット:SDSS/Caltech)
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図2:左:シミュレーションで予測された超新星の光度曲線(青色の破線)と、実際に観測され た超新星 iPTF14gqr の光度曲線(白丸)。超新星爆発後 3日程度までは爆発の衝撃波が冷えて いくために、急激に減光する。爆発後 5-10 日の間には超新星爆発で作られた放射性物質が崩壊する熱によって明る光り光度のピークに達する。シミュレーションと観測結果がよく一致し ていることが分かる。右:シミュレーションによって予測された外層が剥がれた超新星のスペ クトル(白)と、観測された超新星 iPTF14gqr のスペクトル(ピンク)。比較のため、連星が 起こす一般的な超新星のスペクトルを重ねている(青)。外層が剥がれた超新星のシミュレー ションと超新星 iPTF14gqr のスペクトルが、全体の大まかな傾向から元素による吸収線の細か い特徴まで観測結果とよく一致していることがわかる。(クレジット:De et al. Science 2018 を改変)
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内容の詳細についてはこちらをご覧ください:国立天文台理論研究部 プレスリリース「中性子星の連星をつくる、外層が大きく剥がれた星の超新星爆発を発見」

【本研究で使用されたスーパーコンピュータについて】

この研究では,連星の進化を計算し,外層が大きく剥がれた超新星の観測的特徴をシミュレーションするために,CfCA が運用する「計算サーバ」と「アテルイ」が用いられました.
「計算サーバ」(画像上)は小規模,非並列のシミュレーションのための計算機群で,2018年10月現在 224 ノードが運用されています.
「アテルイ」(画像下)は国立天文台が運用する第4世代のシミュレーション天文学専用スーパーコンピュータで,1.058 Pflops の理論演算性能を有し,2018年3月まで運用されていました.



【論文について】

題目:"A hot and fast ultra-stripped supernova that likely formed a compact neutron star binary"
掲載誌:Science
著者:K. De, M. M. Kasliwal, E. O. Ofek, T. J. Moriya, J. Burke, Y. Cao, S. B. Cenko, G. B. Doran, G. E. Duggan, R. P. Fender, C. Fransson, A. Gal-Yam, A. Horesh, S. R. Kulkarni, R. R. Laher, R. Lunnan, I. Manulis, F. Masci, P. A. Mazzali, P. E. Nugent, D. A. Perley, T. Petrushevska, A. L. Piro, C. Rumsey, J. Sollerman, M. Sullivan, and F. Taddia
DOI番号:10.1126/science.aas8693

【画像の利用について】

【関連リンク】

国立天文台理論研究部 プレスリリース「中性子星の連星をつくる、外層が大きく剥がれた星の超新星爆発を発見」
国立天文台 プレスリリース「中性子星の連星をつくる、外層が大きく剥がれた星の超新星爆発を発見」
カリフォルニア工科大学/GROWTHチーム プレスリリース(英語) "Dying Star Emits a Whisper ― The death of a massive star and the birth of a compact neutron star binary"