AT2018cow

AT2018cow

AT2018cowは、2018年6月16日に地球から約2億光年離れたヘルクレス座方向の系外銀河CGCG 137-068内に位置するとみられる場所で観測された、非常に明るく急激な変動を示す突発天体です。その明るさは、一般的な超新星の少なくとも10倍に達しました。この天体は、ハワイに設置された小惑星地球衝突最終警報システム（ATLAS）の50cm望遠鏡によって初めて検出され、発見が報告されるやいなや、その異常な性質から世界中の天文学者の大きな注目を集め、かつてない規模の国際協力による集中的な観測が行われました。

当初、AT2018cowは激変星、あるいは特殊なIc型超新星（Ic-BL型）として分類される可能性が指摘されました。しかし、その後の詳細な観測によって、従来の突発天体とは大きく異なる様々な特徴が明らかになり、現在もその正体について、マグネターの誕生、特異な超新星爆発、ブラックホールによる恒星の潮汐破壊現象など、複数の説が活発に議論されています。

発見と初期観測

AT2018cowは、ATLAS計画の一部としてハワイで運用されている望遠鏡が、2018年6月16日10時35分（協定世界時）過ぎに取得した画像から初めて検出されました。発見時の明るさは14.7等級で、母銀河CGCG 137-068の推定距離2億光年を基にすると、銀河中心から約5,500光年離れた位置に相当します。国際天文学連合のTransient Name Server（TNS）システムにより、速やかにAT2018cowという名称が付与されました。

発見前の観測データからは、AT2018cowがわずか数日以内に急激に増光したことが判明しました。特に、発見の1.3日前には検出限界等級を下回っていたのに対し、発見時には既に明るく観測されており、この短期間での明るさの増加は尋常ではありませんでした。

詳細な観測と特徴

AT2018cowの報告後、世界中の多数の観測施設が追観測を開始しました。可視光、紫外線、X線、ガンマ線、電波、サブミリ波など、幅広い波長域での観測が行われ、その異例な性質が次々と明らかになりました。

可視光・近紫外線での測光観測から、AT2018cowの明るさは発見から約1.5日後に極大に達し、その後は非常に速いペースで減光しました。極大光度の半分まで明るくなるのに約1.5日、極大から半分に暗くなるのに約3日しかかかっていません。この光度変化の速さは、既知のどの超新星とも異なり、特に重力崩壊型超新星で通常見られる減光の停滞期（プラトー）や再増光は観測されませんでした。減光速度は青い光の方が速いという特徴もありました。

分光観測も初期から行われました。極大付近のスペクトルは、非常に高温（約30,000Kと推定）の黒体放射に近く、明瞭なスペクトル線はほとんど見られませんでした。極大直後には、一時的に幅広く浅い成分が出現し、これがIc-BL型超新星の特徴と類似していたため、当初はその可能性が指摘されました。しかし、この成分はすぐに消失し、数週間後にはヘリウムや水素の弱いスペクトル線が現れました。このようなスペクトルの劇的な変化も、従来の超新星では見られないものでした。

X線では、発見から数日後に強い放射が検出され、最初の20日間は比較的高い強度を維持した後、徐々に減衰しました。一部期間ではX線強度の変動も観測されました。一方、ガンマ線観測では、発見前後を通じて明瞭な信号は検出されず、ガンマ線バーストとの関連は否定されました。

電波およびサブミリ波域では、AT2018cowは長期にわたって明るく観測され、特にミリ波の強度が時間とともに増大する様子が世界で初めて捉えられました。これらの波長での光度曲線は、可視光とは異なり、ゆっくりとした変化を示しました。また、サブミリ波での偏光観測から、AT2018cowが高密度で強い磁場を持つ環境で発生した可能性が示唆されています。

これらの観測結果を総合すると、AT2018cowは従来の超新星理論では説明が困難な多くの特徴を持っています。絶対等級が非常に明るいこと、光度曲線が極めて高速に変化すること、スペクトルが時間とともに特異な変化を示すこと、高温状態が長く維持されたこと、そして電波やX線放射が長期間にわたって強いことなどが挙げられます。

正体に関する仮説

AT2018cowの異例な観測結果を説明するため、いくつかの理論モデルが提唱されています。

特異な超新星説: 高光度青色変光星（LBV）のような不安定な大質量星が超新星爆発を起こし、その際に放出された物質が周囲の星周物質と相互作用したとする説です。X線変動の一部はこの相互作用で説明できる可能性がありますが、光度曲線やスペクトルの特徴を全て説明するには課題があります。

マグネター誕生説: 非常に強い磁場を持ち、高速で自転する中性子星であるマグネターが、超新星爆発に伴って誕生したとする説です。マグネターからのエネルギー注入が、超新星残骸を通常よりはるかに明るく輝かせると考えられています。この説は観測された明るさや急激な増光の一部を説明できますが、スペクトルにヘリウムや水素が見られたこととの整合性に難があります。

潮汐破壊現象（TDE）説: ブラックホールが近くを通過する恒星を潮汐力で破壊し、恒星のガスがブラックホールに吸い込まれる際に放出されるエネルギーによる現象です。TDEは光度曲線やスペクトルが超新星よりもAT2018cowに類似する点が指摘されています。ただし、AT2018cowで見られたような極めて速い時間尺度での変化は、既知のTDEより桁違いに速く、これを説明するためには中間質量ブラックホールによる太陽型星の破壊、あるいは大質量ブラックホールによる白色矮星の破壊といった特殊なシナリオを想定する必要があります。また、AT2018cowが母銀河の中心核から離れた位置で発生した点も、TDE説にとっては課題となります。中心核には超大質量ブラックホールが一般的に存在しますが、AT2018cowの位置ではそのような大質量ブラックホールは考えにくい一方、TDEの理論で説明できる程度のブラックホールが存在する可能性は低いとみられています。

中心の「エンジン」説: 電波やX線が長期間強いままだったことから、爆発現象そのものとは別に、中心にエネルギーを供給し続けるコンパクト天体（ブラックホールや中性子星）が存在する必要があるとする考え方です。これは、超新星爆発後にこのような天体が誕生した瞬間を観測した可能性、あるいは光を放つ大きな爆発に至らなかった「失敗超新星」でブラックホールが形成された可能性を示唆しています。偏光観測の結果も、高密度・強磁場の環境を示唆しており、超新星に伴うコンパクト天体形成説を支持する要素となり得ます。

AT2018cowは、比較的近距離で発見されたことで詳細な多波長観測が可能となり、従来の天体分類に収まらない新しいタイプの突発現象の存在を示唆しています。その正体は未だ確定していませんが、今後の研究によって、星の最期やコンパクト天体の形成に関する新たな知見をもたらすと期待されています。

参考文献

（省略：出典リストは含めない）

関連項目

超新星、マグネター、潮汐破壊現象、ATLAS計画、Transient Name Server

（省略：外部リンクは含めない）

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