私たちの銀河系で中性子星が衝突した?
2つの中性子星が合体すると、その衝突で中性子に富む物質が放出され、急速な中性子捕獲、すなわちr過程によって鉄より重い元素が作られる。それに続く閃光はキロノバと呼ばれる。私たちの銀河系では、そうした合体はまれだ。著者らが引用する発生率は年に10⁻⁵〜10⁻⁴回であり、数百個ある超新星残骸に対して、キロノバ残骸はほんの一握りしか存在しないはずである。これまで特定されたものは一つもない。
ガンマ線の空の孤児
ナミビアにあるH.E.S.S.望遠鏡群は、2004〜2013年の銀河面サーベイで超高エネルギーガンマ線源を78個発見した。そのうち30個は今も正体がわかっていない。その一つ、HESS J1507−622は際立っている。銀河面から約3.5度下に位置しており、これらの電波源の大半よりはるかに離れているのだ。コンパクトで(差し渡し約0.3度)、明るさは安定しており、フェルミ衛星が観測するGeV領域からH.E.S.S.が観測するTeV領域まで明るい。
ところが、より低いエネルギーではほとんど何も見えない。対応するX線の輝きも、電波の殻も、パルサーもない。よくある2つの容疑者は、どちらも説明に苦しむ。パルサー星雲には誰も見つけていないパルサーが必要で、しかも距離が約10キロパーセクを超えるとエネルギー収支が成り立たなくなる。超新星残骸なら殻が見えるはずだし、ふつうはその星が生まれた銀河面の近くにとどまる。
H.E.S.S.の未同定ガンマ線源30個(黒丸)と既知の超新星残骸310個(灰色の点)。HESS J1507−622は赤い星印で、銀河面からかなり下にある。— 図1、Sarmah et al. (2026), arXiv:2609.38341.
陽子ではなく電子
北京の高能物理研究所のプランティク・サルマ(Prantik Sarmah)、シールー・ワン(Xilu Wang)らは、ノートルダム大学のレベッカ・サーマン(Rebecca Surman)のグループとともに、H.E.S.S.チームが2011年に提案して取り下げたアイデアを再検討した。当時の反論はエネルギーだった。陽子でガンマ線を作るには、ばかげたほど強力な爆発が必要になるというのだ。
新しいモデルでは、代わりに電子を使う。膨張する残骸の衝撃波によって加速された電子が、宇宙マイクロ波背景放射の光子をはじき上げ、ガンマ線のエネルギーにまで高めるのだ。いずれにせよ、ここでは陽子は役に立たない。電波源の周囲のガスは非常に希薄で、1,000立方センチメートルあたり粒子約1個しかないため、陽子は何かに衝突するまでにおよそ11ギガパーセクも進んでしまう。
銀河面から外れた位置も説明がつく。中性子星のペアは誕生時に「キック」を受ける。秒速10〜100kmで銀河バルジを離れれば、この場所に到達するまでに1億〜10億年かかる。これは、そうしたペアが合体するまでの典型的な遅延時間と一致する。
若く、見えていてもおかしくない近さ
電波源の大きさと明るさに合わせると、モデルはその距離を3.8〜14.3キロパーセク、年齢を200〜3,000年とし、1,000年未満が有力だとする。予測される電波とX線の輝きは、現在のどの上限値も下回っている。
年齢200年、500年、1,000年、3,000年の場合のモデル放射。マイクロ波光子を散乱する電子(青)がフェルミとH.E.S.S.のデータに合う。オレンジ色の山は、崩壊するr過程原子核が出すMeVの信号である。— 図3、Sarmah et al. (2026), arXiv:2609.38341.
中性子星合体GW170817から換算すると、そうしたキロノバは見かけの等級で**−0.8〜−3.2等**に達したはずで、最も明るい惑星に匹敵する。では、なぜ歴史上の記録がないのか。著者らは3つの理由を挙げる。キロノバは1日に約1.1等ずつ暗くなるため、見えていたのは9日足らずだったこと。電波源は赤緯−62°にあり、記録がよく残る中国、日本、エジプト、ヨーロッパの天体観測者からは見えなかったこと。そして塵によって暗くなっていた可能性があることだ。
とらえる3つの方法
- 新たに作られた重い原子核の放射性崩壊によるMeVガンマ線。NuSTARや近く打ち上げられるCOSIには暗すぎるが、残骸の年齢が約1,000年未満であれば、MeVGROのような次世代の装置で届く範囲にある。
- 光のエコー。元の閃光が星間塵に反射したもので、明るさは1平方秒角あたり27〜33等。大型望遠鏡やルービン天文台で届く範囲にある。爆発そのもののスペクトルを明らかにできる可能性さえある。
- 温かい塵が出す中間赤外線の輝き。視線方向に濃い雲があれば、ニュートリノも期待できるかもしれない。
この論文は既存のデータに基づく仮説にとどまっており、著者らは、ガンマ線スペクトルだけではキロノバ残骸を競合する説明と区別できないと強調している。もしこれらの特徴のどれかが見つかれば、銀河系はキロノバ残骸を自らの玄関先で研究する機会を与えてくれることになる。著者らはそれを前例のない好機と呼んでいる。