かに星雲（M1・SN1054）とは｜超新星残骸・かにパルサーの概要

かに星雲（M1・SN1054）の起源と構造、かにパルサーの性質、1054年の歴史的観測や最新観測結果までを分かりやすく解説。

かに星雲（カタログ番号 M1, NGC 1952, Taurus A）は、おうし座にある超新星残骸で、「パルサー風星雲」と呼ばれています。観測上は電波から可視光、紫外線、X線、ガンマ線まで非常に広い波長で強い放射を示し、主にパルサーからのエネルギーで光り輝いています。これは超高速で回転する中性子星が生み出す「パルサー風（高速粒子流）」と磁場によるシンクロトロン放射によるものです。

歴史的背景

かに星雲に対応する超新星爆発は、1054年に起きたとされ、当時の天文記録では中国やイスラムの天文学者たちが非常に明るい「新星（超新星）」として記録しています。史料からは日中の空でも見えた期間が数週間続いたことが分かっており、これが現在の残骸（SN 1054）に対応すると考えられています。

近代になって、1731年にジョン・ベビスが可視光でこの明るい拡散光を再発見し、その後チャールズ・メシエのカタログでは最初の項目（M1）として登録されました。のちに1840年代にウィリアム・パーソンズ（ロス伯）が大型望遠鏡で精細な構造を描写し、その姿から「かに星雲」と名付けられました。

位置と物理的性質

この星雲は、地球から約6500光年(2kpc)の距離にあります。直径は約11ly (3.4 pc)で、フィラメント（繊維状構造）は平均して毎秒約1,500kmの速さで膨張しています。年齢は歴史記録と一致しており、現在の膨張速度から逆算すると爆発は約1000年前（1054年）に起きたと推定されます。かに星雲は、銀河系の中で天の川銀河のペルセウス座の腕の領域に位置しています。

かにパルサー（中心の中性子星）

星雲の中心には、直径はおよそ20〜24km（半径約10〜12km）と推定される中性子星「かにパルサー」があり、電波からガンマ線に至るまでの各波長でパルス状の放射を放出しています。かにパルサーは1秒間に約30.2回（回転周波数 ≈ 30.2 Hz、周期 ≈ 33.1 ms）回転しており、その自転エネルギーの減衰（スピンダウン）によって膨大なエネルギー（スピンダウン光度は約4×10^38–5×10^38 erg/s）を周囲に供給しています。このエネルギーが粒子加速と磁場の作用でシンクロトロン放射を生み、かに星雲全体を光らせています。

観測・研究での重要性

• かに星雲は、超新星残骸とパルサー風星雲（PWN）の典型例であり、パルサーによるエネルギー輸送や高エネルギー粒子加速の研究で重要な役割を果たしています。
• この星雲は宇宙で最もよく研究された天体の一つで、可視・電波・X線・ガンマ線のマルチウェーブバンド観測によって、フィラメント構造、磁場、粒子スペクトルなど多くの物理情報が得られています。
• また、天文学以外の用途でも利用され、1950〜60年代にはカニの電波を用いた観測から太陽のコロナの構造を探る研究が行われました。さらに2003年には、星雲からのX線を遮って土星の月タイタンの大気の厚さを測定するなど、遮蔽（オックルテーション）を利用した応用的研究にも使われています。
• 歴史的に、SN 1054 とかに星雲の対応が確立されたことは、過去の記録と現在の残骸を結びつける重要な例であり、超新星爆発とその残骸の時間的進化を理解する手がかりになりました。

総じて、かに星雲（M1・SN1054）は、超新星残骸・パルサー風星雲という観点から理論と観測を結ぶ「実験室」として天文学に多大な貢献をしている天体です。現在も地上望遠鏡や宇宙望遠鏡を使った継続的な観測で、新たな現象や時間変化が詳細に追跡されています。

由来

かに星雲の誕生は、西暦1054年に中国の天文学者によって記録された明るい超新星「SN 1054」に対応しています。かに星雲自体は、1731年にジョン・ベビスによって初めて観測された。その後、1758年にチャールズ・メシエが明るい彗星を観測していたときに、この星雲を独自に再発見しました。メシエは、彗星のような天体のカタログの最初の項目としてこの星雲をカタログ化しました。ロッセ伯爵は1848年にバー城でこの星雲を観測し、彼が描いた絵がカニに似ていたことから、この星雲を「カニ星雲」と呼んだ。

20世紀初頭、数年間隔で撮影された初期の写真を解析したところ、星雲が膨張していることがわかりました。その膨張をさかのぼってみると、星雲が地球上に見えるようになったのは約900年前のことでした。歴史的な記録によると、1054年に中国の天文学者が昼間に見られるほど明るい新星を記録していたことが明らかになった。中国人が観測した昼間の「客星」は、その距離の大きさからして、核融合でエネルギーを使い果たして崩壊した巨大な爆発星である超新星としか考えられません。

最近の歴史的記録を解析した結果、かに星雲を作った超新星は、おそらく4月か5月初旬に出現し、7月には最大光度が-7〜-4.5等（月を除く夜空のすべてのものよりも明るい）にまで上昇していたと考えられています。超新星は、最初の観測から約2年間、肉眼で見ることができました。1054年の極東・中東の天文学者の観測記録により、かに星雲は超新星爆発との関連性が認められた最初の天体となりました。

メディアを再生する かに星雲の動画 by NASA

質問と回答

Q:かに星雲とは何ですか?

Q: かに星雲は、地球からどのくらい離れているのですか?

Q: 星雲の中心には何があるのですか?

Q:この名前は誰がつけたのですか?

Q: 銀河系のどの部分にあるのでしょうか?

Q: 星雲はどのくらいの速さで膨張するのですか?

Q:この天体の観測は、どのような形で研究者に利用されているか?

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