ケプラー：爆発する星を見つける

視野に入ってくる天体の光度変化を見つけるのはお手の物。遠い銀河の超新星爆発を明るさの変化としてキャッチ。以下、機械翻訳。
2018年3月26日
惑星を越えるケプラー：爆発する星を見つける
天文学者のエド・シャヤは、2012年にNASAのケプラー宇宙望遠鏡のデータを見ていました。珍しいことに気づいたとき、銀河からの光がすばやく10％明るくなりました。光の突然の衝突は、すぐに興奮したシャヤを得ただけでなく、緊張していた。その効果は、星の大規模な爆発によって説明することができます - 超新星！ - または、より厄介なことに、コンピュータエラー。
「その日、私がそれを信じるべきかどうかを知らずに覚えている」と彼は思い出した。彼は祝うのではなく、「私は間違いを犯したのだろうか？私はこれをすべて間違ってやっていますか？ "
Felt Supernova

このアニメーションは、Fast-Evolving Luminous Transientと呼ばれる一種の恒星の爆発を示しています。この場合、巨大な星は爆発する1年ほど前にガスと塵の殻を「出す」。超新星からのエネルギーの大部分は、以前に放出されたこの物質に当たると光に変わり、短く輝かしい放射線の放出をもたらす。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
星の爆発は、私たちが住んでいる世界を構成する材料を偽造し、配布し、宇宙がどれほど速く拡大しているかの手がかりも保持します。超新星を理解することによって、科学者は、私たちが作るものと私たちの宇宙の運命の鍵となる謎を解き放つことができます。しかし、完全な画像を得るために、科学者は、特に爆発の最初の瞬間に、様々な視点から超新星を観測しなければならない。それは本当に難しいです - いつ、どこで、超新星が起こるかについては何も言いません。
Shayaを含む少数の天文学者グループは、ケプラーが超新星捜索のための新しい技術を提供できることを実感しました。2009年に開始されたケプラーは、数千の外惑星を発見したことで最もよく知られています。しかし、長時間にわたって単一の宇宙のパッチを見つめている望遠鏡として、他の宇宙の宝物、特に超新星のように、急速に変化したり、見えなくなったりするような広大な宝物を捕捉することができます。
ケプラーのプロジェクト科学者Jessie Dotsonは、カリフォルニアのシリコンバレーにあるNASAのAmes Research Centerに拠点を置いて、「ケプラーは空を見る新しい方法を開いた。「それは他の星の周りに惑星を見つけることだった、本当にうまくいくように設計されました。そのためには、高精度で連続的なデータを提供しなければならず、これは他の天文学分野にとっても貴重なものでした。
もともと、Shayaらは、ケプラーのデータで活発な銀河核を探していました。活発な銀河核は銀河の中心に非常に明るい場所であり、巨大なブラックホールが高温ガスの円盤で囲まれています。彼らは超新星探査を考えていましたが、超新星はまれな出来事なので、提案には触れませんでした。"それはあまりにも辛かった"とシャヤは言った。
Shayaと彼のUniversity of Marylandの同僚であるRobert Ollingは、温度の変化と計測器のポインティングを考慮して、ケプラーのデータをより正確に較正するソフトウェアを開発するために数カ月を費やしました。それでも、超新星信号は持続した。実際、彼らはケプラーの400個以上の銀河のサンプルに5つ以上の超新星を発見しました。OllingがBaltlimoreの宇宙望遠鏡科学研究所の天文学者であるArmin Restに信号の1つを示したとき、Restの顎が落ちました。「私は落ち始めました。ドアは、恒星の爆発を追跡し、理解するための新しい方法を開いた。
今日、これらの天文学者は、米国、オーストラリア、チリの7人の科学者が超新星と活発な銀河核を探し求め、宇宙の物理学を探究するケプラー・エクストラ・ギャラクティック・サーベイの一環です。今まで、Nature Astronomyの新しい研究で Restが報告したエキゾチックなタイプを含む、ケプラー宇宙船からのデータを使って20超超新星を発見しました。
「われわれは、最もよく理解されている超新星をいくつか持っている」と、山の天文学者、ブラッド・タッカーは語った。オーストラリア国立大学のストロムロ天文台は、ケプラーの超銀河調査の一部です。
Type Ia Supernova When a White Dwarf Steals Material from Companion

このアニメーションは、白い矮星の爆発を示しています。白い矮星は核の核をもはや燃やせない星の非常に高密度の残骸です。この「タイプIa」超新星では、白い矮星の重力は、近くの恒星の仲間から物質を奪う。白い矮星が太陽の現在の質量の推定1.4倍に達すると、もはや自重を維持することができず、爆発する。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
なぜ超新星が気になるのですか？
天体物理学における長年にわたる謎は、どのように、なぜ星が異なる方法で爆発するのかです。超新星の一種は、白い矮星と呼ばれる密集した死んだ星が爆発するときに起こります。第2の種類は、1つの巨大な星がその人生の終わりに近づくときに起こり、そのコアはもはやそれに作用する重力に耐えられなくなります。これらの一般的なカテゴリーの詳細はまだ解決されています。
これらの超新星の本質的な明るさがほぼ同じであるため、第1の種類の「タイプ1a」（「1つのa」と発音する）は特殊です。天文学者はこの標準的な性質を使って宇宙の膨張を測定し、より遠く離れた超新星が予想より明るくないことを発見しました。これは、光が拡大する空間上に広がっていたので、科学者が考えていたよりも遠いことを示しました。これは、宇宙が急速に拡大していることを証明し、2011年にノーベル賞を受賞しました。主な理論は、「暗黒エネルギー」と呼ばれる神秘的な力が、宇宙のすべてを他のものより速く、速く押し進めているということです。
しかし、天文学者がケプラーを含むIa型の爆発の例をますます見つけていくにつれて、彼らはすべてが平等に作られているわけではないことを認識しています。これらの超新星のうちのいくつかは、白い矮星がそれほど多くの問題の仲間を奪うときに起こるが、他のものは、2つの白人の矮星が合体した結果である。実際、白い矮星の合併がより一般的かもしれません。ケプラーのより多くの超新星研究は、異なるタイプのIaメカニズムがいくつかの超新星が他のものよりも明るくなるかどうかを調べるために天文学者を助けるだろう - 宇宙の膨張を測定するためにどのように使用されるかについてレンチを投げる。
「暗黒のエネルギーを抑制するためには、これらのタイプ1aの超新星がどのように形成されているかを理解しなければなりません。
Type Ia Supernova from a White Dwarf Merger

このアニメーションは、2つの白色矮星の合併を示しています。白い矮星は、もはやその中心に核燃料を燃やすことができない星の非常に高密度の残骸です。これは、「タイプIa」超新星が発生する別の方法です。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
別の種類の超新星である「コア・コラプス」は、巨大な星が爆発的に人生を終わらせると起こります。これには「タイプII」の超新星が含まれます。これらの超新星には、ショック・ブレイクアウトという特徴的な衝撃波があります。これは、ケプラーの光で初めて捕捉されたものです。インディアナ州のノートルダム大学の天体物理学教授であるPeter Garnavichが率いるKepler Extra-Galactic Surveyチームがこのショックを発見しましたKSN 2011dという超新星からのケプラーデータは、太陽の約500倍の星からの爆発である。驚いたことに、このチームはKSN2011という小型II型超新星で衝撃波を発見しませんでした。その星は太陽の300倍の大きさでしたが、代わりに超新星がほこりの層にあり、多様性があることが示唆されましたタイプIIの恒星の爆発もそうです。
ケプラーのデータは、超新星についての他の謎を明らかにしました。Nature Astronomyで休息した新しい研究では、K2と呼ばれるケプラーの拡張ミッションで撮影されたデータから超新星が描かれています。これはわずか2日でピーク輝度に達します。それは、「急速に進化する光過渡現象」（FELT）超新星の最も極端に知られている例です。FELTはタイプIaの種類ほど明るいですが、10日以内に上昇して約30で消えます。星が爆発の1年前に密集したガスの殻を噴出した可能性があり、超新星が起こったとき、排出された材料がシェルに当たる。その衝突で放出されたエネルギーは、速やかな明るさを説明するでしょう。
なぜケプラー？
地球上の望遠鏡は星を爆発させることに関する多くの情報を提供しますが、短期間でしか、太陽が沈んで空がはっきりしない限り、これらの「前」効果と「後」効果を記録することは難しい爆発。一方、ケプラーは、常に記録している車のダッシュボードカメラのように、天文学者に空の単一のパッチを数ヶ月連続して監視する稀な機会を提供しています。事実、2009年から2013年まで実行された第1次ケプラーミッションは、同じ視野の4年間の観測を提供し、約30分ごとに画像をスナップしました。拡張されたK2ミッションでは、望遠鏡は約3ヶ月まで安定して凝視しています。
Core Collapse Supernova

このアニメーションは、「コア・コラプス」超新星で爆発する巨大な星を示しています。分子が星の内部で融合するにつれ、星はもはや自重を支えることができなくなる。重力は星を崩壊させる。コア崩壊超新星は、存在する化学元素に依存してタイプIb、IcまたはIIと呼ばれる。
クレジット：NASA / JPL-Caltech
地上ベースの望遠鏡では、天文学者は超新星の色とそれがどのように時間と共に変化するかを知ることができ、爆発中にどのような化学物質が存在するのか把握することができます。超新星の組成は、爆発した星の種類を決定するのに役立ちます。一方、ケプラーは、星が爆発する方法とその理由、そして爆発がどのように進展するかの詳細を明らかにする。天文学者は2つのデータセットを一緒に使用することで、これまで以上に超新星の挙動をより詳細に知ることができます。
ケプラーのミッションプランナーは、宇宙船の向きを制御するのに役立つ4つのリアクションホイールのうちの2番目のものが故障した後、2013年に望遠鏡を復活させました。K2と呼ばれる構成では、3か月ごとに「キャンペーン」を観察してマークすることが必要です。ケプラーエクストラギャラクティックサーベイのメンバーは、K2ミッションでは、超新星や他のエキゾチックで遠い外惑星に加えて、天体物理学的な物体。
ケプラーのチームが地上望遠鏡で超新星研究を調整するのに特に有用な2つのK2観測キャンペーンを考案した可能性は非常にエキサイティングでした。2017年12月7日に始まり、2018年2月25日に終了したキャンペーン16には、9000個の銀河が含まれていました。キャンペーン17には約14,000件ありますが、今は始まっています。どちらのキャンペーンでも、ケプラーは地球の方向を向いているので、地上の観測者は宇宙船と同じ空のパッチを見ることができます。このキャンペーンは、ケプラーと望遠鏡との間のこのまれな調整を地上で利用することができる研究者のコミュニティを興奮させました。

超新星インフォグラフィックへのガイド
フル画像とキャプション

最近の可能性のある観測では、たとえ彼らが試合に参加していなくても、今年のスーパーボウル日曜日に天文学者たちが集まった。そのスーパーデーで、スーパーノヴァー（ASASSN）の全天自動測量は、ケプラーが監視していた同じ近くの銀河で超新星を報告しました。これは、科学者がフォローアップし、恐らく宇宙の秘密をよりよく理解するために使用することに興奮している多くの候補イベントの1つにすぎません。
超新星は、4月16日に打ち上げ予定のNASAのTransiting Exoplanet Survey Satellite（TESS）から来るかもしれません。その間、科学者たちは、K2の超新星中心のデータセットから完全なデータセットを受け取ると、キャンペーン。
「これは、今後数年間、超新星情報の宝庫になるだろう」とタッカー氏は語った。
エイムズは、NASAの科学ミッション・ディレクターのケプラーとK2ミッションを管理しています。カリフォルニア州パサデナにあるNASAのジェット推進研究所（Jet Propulsion Laboratory）は、ケプラーのミッション開発を担当しました。Ball Aerospace＆Technologies Corporationは、ボルダーのコロラド大学の大気および宇宙物理研究室の支援を受けて、飛行システムを運用しています。
ケプラーミッションの詳細については、以下をご覧ください。
https://www.nasa.gov/kepler

最終更新日：2018年3月27日
編集者：Tony Greicius
タグ： エイムズ研究センター、ジェット推進研究所、ケプラーとK2 、スピッツァー宇宙望遠鏡、星、超新星　宇宙