理化学研究所の山口弘悦基礎科学特別研究員と京都大学大学院の 小澤碧博士課程学生を中心とする研究グループは、ふたご座のクラゲ星雲 （約4,000年前に爆発した超新星の残骸）が、爆発直後には太陽の１万倍以上も 熱い巨大な火の玉であった証拠を世界で初めてとらえました。 過去最高の感度を持つ日本の X線天文衛星「すざく」※1 を用いた観測により、 現在のガス温度（700万度）では作ることができないケイ素（Si）や硫黄（S）の 完全電離イオンを大量に発見したのです。これらは超新星が起きた直後の 衝撃波によって4,000年も前に生成したもので、超高温の火の玉が宇宙に 残した「化石」といえます。通常の超新星残骸では、ガスは希薄な宇宙空間の 中でゆっくりと熱くなり、数百年かけてようやく1,000万度ほどに達します。 今回、高温ガスの中に「化石」を観測したことから、クラゲ星雲は、 爆発後まもなく星を取りまく厚い雲を一気に１億度以上にまで加熱した 「新しいタイプ」の超新星残骸であることが明らかになりました。 太陽の表面温度が6,000度なので、新タイプの超新星残骸はその１万倍以上も 熱い灼熱の火の玉です。このような特異性は、爆発前の星が超新星を 起こす直前まで自身の表層ガスを放出していたことに起因します。 したがって本研究は、爆発前の星の大きさや活動性、星の進化から爆発に至る メカニズムを、何千年も経過した後の超新星残骸から解き明かす重要な 手がかりを与えています。宇宙最大の爆発現象として知られるガンマ線 バーストや極超新星の残骸が見つかる日も近いかもしれません。
本研究成果は、米国の科学雑誌 『アストロフィジカル・ジャーナル・レター』（705号：11月１日発行） に掲載されました。
図１：クラゲ星雲（IC443）の可視光（オレンジ色） およびＸ線（RGBカラー）の合成写真
クラゲ星雲は、約4,000年前に爆発した超新星の残骸であることが知られ、 その直径はおよそ65光年に相当する。なお、右端で明るく輝くのはプロプス （ふたご座イータ星）と呼ばれる赤色の変光星である。 可視光画像はDigitized Sky Survey （DSS）のデータを用いて作成。 [可視光のみの画像はこちら]
（上） X線の強度をエネルギー毎に表示。青線は通常の超新星残骸でも 見られる約700万度の高温ガスからの放射を示しており、ケイ素（Si）など 様々な元素の特性X線が確認できる。「すざく」はさらに、赤線で示した すべり台状のスペクトル構造を発見した。
（下） 縦軸は実際のデータから高温ガス（上図青線）の寄与を差し引いた残りを示す。 ２つのすべり台構造がよりはっきりと確認できる。この構造は、完全電離した ケイ素（Si14+）と硫黄（S16+）が自由電子を捕獲 （自由−束縛遷移）した際に発生する「放射性再結合X線」と呼ばれるもので、 超新星残骸から検出されたのは世界で初めてである。この発見によって、 通常では考えられないほど多量の完全電離イオンが ガス中に存在することが明らかになった。
