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天文学:γ線バーストを伴う超新星の初期のスペクトルにおけるジェット・コクーンの特徴

Nature 565, 7739 doi: 10.1038/s41586-018-0826-3

継続時間の長いγ線バーストは、高エネルギーで、吸収線幅の広い、外層を剥ぎ取られた超新星を伴っており、大質量星の死を示している。こうした現象は近傍では非常に少なく、バースト後の最初の数日間に放射が支配的なγ線バーストの残光が明るいため、γ線バーストを伴う超新星の非常に初期の進化の研究はこれまで困難だった。γ線バーストを伴わない水素を剥ぎ取られた超新星において、高速(約3万km s−1)の物質が過剰であることは、チョークドジェットの証拠であると解釈されてきた。チョークジェットは、原始星からは生じず、その全てのエネルギーを熱的なコクーン内に蓄えている。本論文では、γ線バーストGRB 171205Aを伴う超新星SN 2017iukの複数時期での分光観測について報告する。今回のスペクトルは、バーストから1日以内に、極端に大きな膨張速度(約11万5000 km s−1)の特徴を示している。我々は、SN 2017iuk用に開発されたスペクトル合成モデルを用いて、こうした特徴が、後にSN 2017iukの放出物に観測された化学組成とは異なる組成によって説明されることを示す。さらに我々は、高速度の特徴の起源が、やや相対論的な高温のコクーンであることを明らかにする。こうしたコクーンは、親星を取り巻く媒質へと膨張し減速している、γ線バースト内の超相対論的なジェットによって生成される。このコクーンは光に対して急速に透明になり、バーストから3日目に超新星からの放射が支配的になる。

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