終末期の重い星を含む連星系「WR 112（ウォルフ・ライエ 112）」から、渦を巻いて流れ出す塵（ちり）が作る雲とその動きが、詳細に捉えられました。すばる望遠鏡をはじめ世界最大級の望遠鏡を数多く用い、長年にわたって続けられた中間赤外線撮像観測によって得られた成果です。宇宙における塵の供給過程についての理解を深めるために重要な、新たな知見です。

終末期の重い星を含む連星系は、大量の塵を生成し放出すると考えられています。しかしその放出の量やしくみについては、まだ分かっていないことが多く残されています。これまでの研究で、同様の天体でも公転周期が220日と短い連星系の周囲には、その公転運動を反映した風車（かざぐるま）のような際立った構造の塵が見られた例があります。一方で、これに比べて公転周期がはるかに長いWR 112の周囲では、塵の雲のみかけの構造がきわめて複雑であり、その解釈についての議論が続けられてきました。

すばる望遠鏡に搭載した冷却中間赤外線分光撮像装置「COMICS」を用いて2019年10月に撮影したWR 112の姿は、その解釈に大きな進展をもたらしました。これまでに別の望遠鏡で撮影された姿と比較したところ、塵が作る雲が明らかに動いていたのです。2001年以降に得られた多くの中間赤外線での観測データを総合した結果、公転運動に伴って変化する塵の雲の形状を、とてもよく再現するモデルを構築することに成功しました。WR 112が放出する塵は渦を巻く形をしており、渦の回転の向きは私たちから見て奥行きの方向になっています。その渦の回転周期、つまり連星の公転周期が20年と判明しました。塵が広がる速さが明らかになったことで、1年間に地球の質量と同程度の量の塵が放出されていると算出できました。公転周期が長い連星系としては他にない規模の放出量です。

このような連星系からの塵の放出を、今後も継続して観測することが計画されています。超大型望遠鏡TMTなど次世代の望遠鏡での研究につながる、重要なステップになると期待されます。

この研究成果は、Ryan M. Lau et al. “Resolving Decades of Periodic Spirals from the Wolf-Rayet Dust Factory WR 112”として、米国の天体物理学専門誌『アストロフィジカル・ジャーナル』に2020年9月15日付けで掲載されました。

関連リンク

• 終焉期の大質量連星系がつくり出す大量の塵～赤外線観測が描き出した渦巻状の放出流（すばる望遠鏡）

三鷹・星と宇宙の日2020オンラインを2020年10月24日に開催いたします。三鷹・星と宇宙の日は、自然科学研究機構 国立天文台、自然科学研究機構 アストロバイオロジーセンター、東京大学天文学教育研究センター、総合研究大学院大学天文科学専攻の特別公開です。

今年は新型コロナウィルス感染症の影響に伴いオンラインのみでの開催となりますが、ライブ配信や特設ウェブコンテンツなど、オンラインならではの企画を予定しています。大人から子どもまで、丸一日楽しめる盛りだくさんの内容でお届けします。

概要

日時

2020年10月24日（土曜日）
（三鷹キャンパスでのイベント開催はありません）

詳しくは特設サイトをご覧ください。

三鷹・星と宇宙の日2020オンライン特設サイト

関連リンク

• 三鷹・星と宇宙の日2020オンライン特設サイト
• 三鷹・星と宇宙の日2019：大雨一転快晴！1日だけの特別公開に4000人を超える来場者（2019年11月22日）

東北大学の田中雅臣（たなか まさおみ）准教授（論文出版時 国立天文台所属）らによる研究論文が、日本天文学会2019年度欧文研究報告論文賞を受賞しました。受賞対象となった研究論文は、2017年10月16日付けで『日本天文学会欧文研究報告（Publications of the Astronomical Society of Japan）』に掲載された、Tanaka et al., “Kilonova from post-merger ejecta as an optical and near-Infrared counterpart of GW170817”（合体後放出物質からのキロノバ放射：GW170817の可視光線・近赤外線対応天体）です。この研究では、2つの中性子星の合体により重元素が大量に作られるという現象を、観測とシミュレーションによって初めて明らかにしました。

2017年8月17日、2つの中性子星の合体により発生した重力波が史上初めて検出され、その重力波源「GW170817」からの電磁波放射である「キロノバ」が、宇宙望遠鏡を含む世界各地の望遠鏡で観測されました。中性子星どうしが合体する際に放出される物質の中では、鉄よりも重い元素が形成され、それらが放射性崩壊を起こして電磁波を放射すると考えられており、この現象はキロノバと呼ばれています。本論文となった研究では、国立天文台が運用するスーパーコンピュータ「アテルイ」を利用したシミュレーションからキロノバの光度変化を予測し、すばる望遠鏡やIRSF望遠鏡による観測で得られたGW170817の可視光線・近赤外線における光度変化との比較分析を行いました。その結果、今回の中性子星の合体では地球質量のおよそ1万倍もの重元素が生成されたことが明らかになりました。

本研究は、中性子星どうしの合体が宇宙における重元素の起源になり得ることを示し、元素の誕生についての理解を大きく進展させました。また、重力波観測と電磁波観測によるマルチメッセンジャー天文学と、スーパーコンピュータを使ったシミュレーション天文学との協調によって実現した、新しいスタイルの天文学と言えます。

日本天文学会2020年秋季年会（オンライン開催）会期中の9月9日に、このたびの受賞を記念する講演が開催され、田中准教授が論文の内容や今後の研究の展望などを紹介しました。

関連リンク

• スーパーコンピュータ「アテルイ」による研究が日本天文学会2019年度欧文研究報告論文賞を受賞（天文シミュレーションプロジェクト）
• 重力波源からの光のメッセージを読み解く -重元素の誕生現場，中性子星合体-（天文シミュレーションプロジェクト）
• 重力波天体が放つ光を初観測：日本の望遠鏡群が捉えた重元素の誕生の現場 ―重力波を追いかけた天文学者たちは宝物を見つけた―（2017年10月16日）
• 吉田ハワイ観測所長らが文部科学大臣表彰の科学技術賞を受賞（2019年4月18日）