近傍銀河に隠れていた「ハイパーソフトX線源」84個、チャンドラのアーカイブ解析で発見

NASAのチャンドラX線観測衛星が蓄積した公開データを詳しく調べ直した研究チームは、近傍銀河にある明るい点状X線源84個を発見しました。これらはハイパーソフトX線源（hypersoft X-ray sources、HSS）と名付けられた天体群です。最大の特徴は、放射の大半が0.3 keV未満という、極端に低いエネルギーのX線に集中していることです。3

対象には、渦巻銀河のM31（アンドロメダ銀河）とM101（回転花火銀河）、そして4つの楕円銀河が含まれます。ただし、現時点で確立しているのは特異なエネルギー分布を持つ「観測上の分類」です。個々の天体が何なのか、すべて同じ種類の天体なのかは、まだ決着していません。3

なぜ従来の探査で見逃されたのか

多くのX線天体探査は、比較的高いエネルギー帯を主な対象にします。ところがHSSは、チャンドラが観測できる最も低エネルギー側で強く現れる一方、通常使われる高エネルギー側のX線画像では暗く、場合によっては見えなくなります。

研究チームは、0.15〜0.3 keVの光子数が0.3〜1.0 keVの光子数を大幅に上回ることを、HSSの識別条件の一つとしています。3

見つけにくかった背景には、二つの観測上の壁があります。

• チャンドラにとっても、きわめて低エネルギーの端では感度の確保が難しい。
• こうした非常に軟らかいスペクトルから予想される紫外線は、地球へ届くまでに星間空間の水素やヘリウムに吸収されやすい。

つまり、X線観測と紫外線観測の間に「見えにくい領域」があり、そこに明るい天体群が長年隠れていた可能性があります。過去のチャンドラ研究でも、0.3 keV未満だけで放射する天体は標準的な天体カタログや公表済みの天体リストにほとんど載っていないことが指摘されていました。6

正体の有力候補は「物質を吸い込む連星」

有力な説明は、降着連星です。白色矮星・中性子星・ブラックホールのようなコンパクト天体が、伴星からガスを引き寄せる系を指します。落下していくガスは加熱され、一般的なX線連星でよく見られる硬いX線ではなく、極端紫外線や超軟X線が卓越するスペクトルを生む可能性があります。

チャンドラのスペクトルから推定される温度は、およそ20万〜25万℃です。ただしこれは、望遠鏡の感度限界に近い低エネルギーの測定値をモデルで外挿した推定であり、直接の温度測定ではありません。

そのため、同じ「ハイパーソフト」という見え方でも、異なるコンパクト天体や異なる降着状態によって生じうると考えられます。HSSは単一の天体種ではなく、似た観測的特徴を共有する複数の天体系を含む名称かもしれません。

Ia型超新星と銀河内ガスの謎に迫る可能性

HSSの一部が、伴星から安定して物質を受け取り質量を増している白色矮星なら、Ia型超新星の前駆天体を探す手掛かりになり得ます。Ia型超新星は宇宙の距離測定にも重要な爆発現象ですが、どのような連星系が爆発へ至るのかは、なお重要な未解決問題です。

さらに、HSSが放つと推定される紫外線は周辺の星間ガスを電離させます。ガスの電離状態は化学反応や冷却に影響し、銀河内でガスがどう振る舞うかを左右します。NASAは、この新たな天体群がIa型超新星の起源だけでなく、星間ガスの電離を理解する上でも意味を持つ可能性を示しています。

ハッブル観測が検証すること

次の焦点は、チャンドラのX線データから推定された強い紫外線放射を直接検証することです。予定されているハッブル宇宙望遠鏡の観測では、選ばれたHSSに対応する紫外線源を探し、あるいは紫外線の明るさに上限を与えます。これにより、超軟X線スペクトルから導いたエネルギー放出量を独立に確かめられます。

紫外線の明るさに加え、X線の変動、周囲の環境、伴星の証拠などを組み合わせれば、白色矮星の系と中性子星・ブラックホールの系を見分けられる可能性があります。84個の天体が一つの新しい物理的集団なのか、それとも低エネルギーX線という共通の特徴で束ねられた複数の集団なのか。その答えは、これからの多波長観測にかかっています。