ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が「宇宙の蝶」の謎を解明(James Webb Space Telescope reveals cosmic butterfly’s secrets)

2025-08-27 英国研究イノベーション機構(UKRI)

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)は、中間赤外線装置MIRIを用い、飛蝗座にある惑星状星雲「バタフライ星雲(NGC6302)」の中心部を初めて詳細に観測しました。厚い塵に隠されていた中心星は表面温度約22万℃の高温星であることが確認され、周囲にはドーナツ状の塵の環と、鉄やニッケルを含むジェットが見つかりました。さらに、クリスタルシリケートなどの鉱物成分や、多環芳香族炭化水素(PAH)が検出され、星風とガスの相互作用によって複雑な化学が進行していることが示唆されました。本成果は惑星状星雲が静的な残骸ではなく活動的なシステムであることを示し、太陽の未来像を理解する手掛かりともなります。研究は英国科学技術施設委員会の支援で行われました。

<関連情報>

JWST/MIRIによる惑星状星雲NGC 6302の観測-I. PAH形成を引き起こす紫外線照射トーラスと高温バブル The JWST/MIRI view of the planetary nebula NGC 6302 – I. A UV-irradiated torus and a hot bubble triggering PAH formation

Mikako Matsuura , Kevin Volk , Patrick Kavanagh , Bruce Balick , Roger Wesson , Albert A Zijlstra , Harriet L Dinerstein , Els Peeters , N C Sterling , Jan Cami …
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  Published:27 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/staf1194

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡が「宇宙の蝶」の謎を解明(James Webb Space Telescope reveals cosmic butterfly’s secrets)

ABSTRACT

NGC 6302 is a spectacular bipolar planetary nebula (PN) whose spectrum exhibits fast outflows and highly ionized emission lines, indicating the presence of a very hot central star (⁠~220 000 K). Its infrared spectrum reveals a mixed oxygen and carbon dust chemistry, displaying both silicate and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) features. Using the James Webb Space Telescope Mid-Infrared Instrument and Medium Resolution Spectrometer, a mosaic map was obtained over the core of NGC 6302, covering the wavelength range of 5–28 μm and spanning an area of ~18.5 arcsec × 15arcsec. The spatially resolved spectrum reveals ~200 molecular and ionized lines from species requiring ionization potentials of up to 205 eV. The spatial distributions highlight a complex structure at the nebula’s centre. Highly ionized species such as [Mg vii] and [Si vii] show compact structures, while lower ionization species such as H+ extend much farther outwards, forming filament-defined rims that delineate a bubble. Within the bubble, the H+ and H2 emission coincide, while the PAH emission appears farther out, indicating an ionization structure distinct from typical photodissociation regions, such as the Orion Bar. This may be the first identification of a PAH formation site in a PN. This PN appears to be shaped not by a steady, continuous outflow, but by a series of dynamic, impulsive bubble ejections, creating local conditions conducive to PAH formation. A dusty torus surrounds the core, primarily composed of large (⁠m-sized) silicate grains with crystalline components. The long-lived torus contains a substantial mass of material, which could support an equilibrium chemistry and a slow dust-formation process.

1701物理及び化学
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