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超新星爆発の謎解明 ニュートリノが衝撃波を加速 

 太陽の10倍以上の質量を持つ星が起こす「超新星爆発」の仕組みについて、素粒子ニュートリノが物質を加熱することで引き起こされていた証拠を観測したと、理化学研究所が率いる国際共同研究チームが発表した。英科学誌ネイチャーに21日、論文が掲載された。

 質量の大きな星は進化の最終段階で、自らの重さに負けて重力崩壊することがきっかけとなって大爆発を起こすが、そのメカニズムは十分に解明されていなかった。ノーベル物理学賞を受賞した小柴昌俊氏が成功したニュートリノの観測結果を手がかりに、重力崩壊で大量に放出されるニュートリノのエネルギーが物質を加熱し、衝撃波を加速して爆発に至るとする説が有力視されてきた。理論的な研究は進んでいたが、観測による決定的な証拠は得られていなかった。

 チームは、約350年前に爆発した超新星の残骸である「カシオペヤ座A」をX線で観測し、爆発の中心付近でしか合成されない鉄が外側に飛び出た構造を調べた。この部分に鉄だけではなく、他の金属元素であるチタンやクロムが同時に存在することを発見。これらの観測値が、ニュートリノによる加熱で爆発が起きるときに合成される元素の量を理論計算で予測した値と一致した。

 このことからチームは、ニュートリノの加熱によって爆発が起き、上昇流によって金属元素が外に飛び出た構造が生み出されたと結論付けた。

 チームの佐藤寿紀・立教大助教は「爆発の仕組みは宇宙物理学上の未解決問題とされていたが、その核心に迫ることができた」と話した。

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