M31-2014-DS1は、アンドロメダ銀河に位置する水素が枯渇した巨大な超巨星で、2014年に中赤外光で明るさを増した後、2023年までに可視光で1万倍以上も劇的に暗くなり、観測不能となった。 観測結果によると、その核は「失敗した超新星」現象において恒星質量**ブラックホール**へと直接崩壊し、周囲の塵やガスからかすかな赤外線の輝きを残している。この「天文学的なユニコーン」は、恒星が破滅的な爆発を回避して最終的な進化段階に入る過程を示す、これまでで最も強力な観測記録となった。
2026年2月12日付の学術誌**Science**に掲載されたこの発見は、アンドロメダ銀河の広範な調査中に偶然もたらされた。筆頭著者で天体物理学者の**Kishalay De**（**Columbia University**教授および**Flatiron Institute**研究員）は、当初は赤外線による恒星の研究を目的としていた。しかし、彼のチームは、明るくなった後に完全に消失するという異常な天体に遭遇し、恒星の死と**ブラックホール**形成の謎に迫る10年にわたる調査を開始することになった。
なぜこの恒星は超新星爆発を起こさず、ブラックホールになったのか？
この恒星が超新星爆発に失敗したのは、ニュートリノ駆動型の衝撃波が弱すぎて外層を放出できず、重力によって核が内側に崩壊したためである。 初期質量が太陽の約13倍で水素が枯渇したこの恒星は、核融合の停止を経験し、典型的な超新星爆発を起こすことなく**ブラックホール**へと直接爆縮した。天文学者はこの現象をしばしば「失敗した超新星」と呼ぶ。
標準的な恒星進化モデルでは、大質量星はその寿命の終わりに超新星として知られる**まばゆい爆発**を起こし、宇宙全体に重元素を拡散させるとされている。しかし、M31-2014-DS1の場合、核によって生成された内部圧力が、自らの質量による巨大な重力に打ち勝つには不十分だった。激しい外側への爆発の代わりに、恒星の各層は形成されつつある特異点に事実上飲み込まれた。このプロセスは、局所宇宙に存在するブラックホールの数に関する現在の推定に一石を投じるものである。
Deによれば、この恒星は消失する前に**「断末魔」**とも言える現象を見せたという。恒星はその最期が近づくと外層を脱ぎ捨て、赤外線スペクトルで一時的に明るさを増した。この特有の兆候（赤外線での増光に続く可視光での完全な消失）は、超新星という伝統的な「花火」なしに**ブラックホール**へと直接崩壊する他の恒星を特定するためのロードマップとなる。
研究チームはどのようにしてM31-2014-DS1の消失を確認したのか？
研究チームは、NASAのNEOWISEミッションとハッブル宇宙望遠鏡による長期的なアーカイブデータを活用し、可視光の超巨星から消失した天体への急激な変化を追跡した。 10年分の赤外線および可視光の記録を分析することで、移動する塵の雲による恒星の遮蔽といった代替説を排除することができた。データは複数の波長にわたって光度が恒久的に失われたことを示しており、全構造の崩壊を裏付けている。
この研究は、地球から約250万光年の距離にある**アンドロメダ銀河**の近さを利用した。この銀河は我々の最も近い隣人であるため、これまでの「失敗した超新星」の候補よりも観測結果が格段に明るく、調査しやすかった。この近接性により、チームはこの恒星の包括的な履歴をつなぎ合わせることができた。シカゴ大学の天体物理学者**Daniel Holz**は、これを宇宙の出来事の後に「赤ちゃんの写真」を見つけるようなものだと例えている。
- NASA NEOWISE: 恒星の最終的な熱的兆候を示す重要な中赤外線データを提供した。
- Hubble Space Telescope: 2023年以降、可視光において恒星が存在しないことを確認した。
- 地上の天文台: アンドロメダ銀河の恒星集団における急激な変化を監視した。
その手法は、恒星の外層が剥がれる際に伴う**赤外線の増光**に焦点が当てられた。伝統的な超新星の明るい閃光ではなく、これらの「失敗」の兆候を探すことで、チームはさもなければ気づかれなかったであろうブラックホールの形成を特定できることを発見した。この手法の転換は、銀河の歴史を通じて多くのブラックホールが人知れず形成され、目の前に隠れている可能性を示唆している。
JWSTの観測はブラックホール形成を裏付けるか？
JWSTによる観測は、発表された知見の一部として公式に確認されたわけではないが、同望遠鏡の高感度赤外線機器は、残存する熱の輝きを検出するのに理想的である。 NEOWISEとハッブル宇宙望遠鏡による現在の証拠は**ブラックホール**の強力な間接的裏付けとなっているが、降着円盤や周囲のガスからの余熱の検出による直接的な確認は、今後の研究課題として残されている。ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、この件に決着をつけるために必要な決定的な証拠を提供する可能性がある。
宇宙の塵を透かして見る能力を持つ**ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）**の役割はこの分野において革新的であり、可視光望遠鏡では見えないものを見ることができる。M31-2014-DS1について、JWSTは恒星の**「残り火」**、つまり事象の地平面に落下しなかったガスや塵が放射する微かな熱を検出できる可能性がある。この特定の赤外線兆候を発見できれば、直接崩壊現象の直後の様子をこれまでにない形で捉えることができるだろう。
最初の報告に現在のJWSTのデータが含まれていないにもかかわらず、科学界は楽観的だ。この発見が偶然であったことは、M31-2014-DS1の座標が現在、**深宇宙イメージング**の最優先ターゲットであることを意味している。かつて大質量星が存在していた場所に、静かな恒星質量**ブラックホール**が存在することを確認できれば、恒星の安定性の質量限界に関する数十年にわたる理論物理学が実証されることになる。
ブラックホールの進化における広範な影響は何か？
この発見は、ブラックホールに変化しうる恒星の範囲が、これまで科学界が予想していたよりもはるかに広いことを示唆している。 M31-2014-DS1は、終末期において太陽質量の約5倍であったことが判明した。これは、現在のモデルが直接崩壊の候補として想定しているサイズの約半分である。この発見は、より小さく質量の低い恒星も、超新星爆発の段階を回避している可能性があることを意味している。
恒星進化モデルへの影響は重大である。もしより高い割合の恒星が直接ブラックホールへと崩壊しているならば、天文学者が観測する爆発の数が、姿を消す大質量星の数から予想されるよりも少ないという「行方不明の超新星」問題の説明がつく。また、天の川銀河やアンドロメダ銀河のような銀河におけるブラックホールの総人口が、以前の推定よりも大幅に多い可能性も意味している。
今後の研究は、近隣の銀河でこれら**「天文学的なユニコーン」**をさらに特定することに焦点を当てるだろう。赤外線スペクトルでの突然のフレアに続く恒久的な減光を監視することで、天体物理学者は宇宙で最も神秘的な天体のより正確な調査結果を構築したいと考えている。Kishalay Deが述べたように、この研究は「恒星の消失を特定する全く新しい方法を指し示して」おり、**ブラックホール**の静かな誕生がもはや見逃されることはなくなるだろう。
Comments
No comments yet. Be the first!