ブラック ホールが常にガンマ線バーを動かすとは限らない

画像: 中性子星によるガンマ線バーストの想像図。
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クレジット: Nuria Jordana-Mitjans

ガンマ線バースト (GRB) は、地球を周回する衛星によって、数ミリ秒から数百秒続く最もエネルギーの高いガンマ線放射の閃光として検出されています。 これらの壊滅的な爆発は、地球から数十億光年離れた遠い銀河で発生します。

持続時間の短い GRB として知られる GRB のサブタイプは、2 つの中性子星が衝突したときに誕生します。 これらの超高密度の星は、私たちの太陽の質量をロンドンのような都市の半分のサイズにまで押し下げており、彼らの人生の最後の瞬間、GRB を引き起こす直前に、時空に波紋を生成します。重力波。

これまで、宇宙科学者たちは、このようなエネルギー的で短命の爆発を起こす「エンジン」は、常に新たに形成されたブラック ホール (重力が非常に強いため、光でさえ何もできない時空の領域) から来ることにほぼ同意してきました。そこから逃げる)。 しかし、英国のバース大学の Nuria Jordana-Mitjans 博士が率いる天体物理学者の国際チームによる新しい研究は、この科学的正統性に異議を唱えています。

この研究結果によると、一部の短期間の GRB は、ブラック ホールではなく、超大質量星 (別名、中性子星残骸) の誕生によって引き起こされます。

Jordana-Mitjans 博士は次のように述べています。 この発見は、空で信号を探しているときに、中性子星の合体、ひいては重力波エミッターを見つけるための新しい方法を提供する可能性があります。」

競合する理論

短期間の GRB については多くのことが知られています。 それらは、2 つの中性子星が渦を巻いて接近し、絶えず加速し、最終的に衝突するときに始まります。 そして、墜落現場からは、噴出された爆発がガンマ線放射を放出し、GRB を発生させ、その後に長寿命の残光が続きます。 翌日、爆発中にあらゆる方向に放出された放射性物質は、研究者がキロノバと呼ぶものを生成します。

しかし、2 つの中性子星が衝突した後に正確に何が残るか、つまり衝突の「生成物」と、その結果、GRB に並外れたエネルギーを与える動力源については、長い間議論されてきました。 科学者たちは、バース主導の研究結果のおかげで、この論争の解決に近づいているかもしれません.

宇宙科学者は 2 つの理論に分かれています。 最初の理論では、中性子星が合体して非常に大質量の中性子星が短時間形成された後、この星が数分の 1 秒でブラック ホールに崩壊するというものです。 2 つ目は、中性子星が 2 つあると、中性子星が軽くなり、平均寿命が長くなると主張するものです。

何十年もの間天体物理学者を必要としてきた問題はこれです: 短期間の GRB はブラック ホールによって動力を与えられているのか、それとも長寿命の中性子星の誕生によって動力を与えられているのでしょうか?

今日まで、ほとんどの天体物理学者はブラック ホール理論を支持しており、GRB を生成するには大質量中性子星がほぼ瞬時に崩壊する必要があることに同意しています。

電磁信号

天体物理学者は、結果として生じる GRB の電磁信号を測定することによって、中性子星の衝突について学びます。 ブラックホールからの信号は、中性子星の残骸からの信号とは異なると予想されます。

この研究のために調査された GRB (GRB 180618A と名付けられた) からの電磁信号は、ブラック ホールではなく中性子星の残骸がこのバーストを引き起こしたに違いないことを Jordana-Mitjans 博士とその共同研究者に明らかにしました。

Jordana-Mitjans 博士は、「私たちの観測は、元の中性子星連星の死後、少なくとも 1 日は生き残った中性子星からの複数の信号を初めて明らかにしました」と述べています。

研究の共著者であり、銀河系外天文学のヒロコ シャーウィン チェアを務めているバースの銀河系外天文学の教授であるキャロル マンデル教授は、次のように述べています。ロボット望遠鏡を使わずに行うことはまだほとんど不可能です. しかし、精巧なデータを分析したところ、GRB の標準的な高速崩壊ブラック ホール モデルでは説明できないことに驚きました。

「私たちの発見は、ルービン天文台 LSST などの望遠鏡を使った今後の天体観測に新たな希望をもたらします。これにより、崩壊してブラック ホールになる前に、何十万もの長寿命の中性子星からの信号を見つけることができます。」

消えゆく残光

最初に研究者を困惑させたのは、GRB 180618A に続く残光からの光が、わずか 35 分後に消えたことでした。 さらなる分析により、このような短時間の放出の原因となった物質は、背後から押し出された何らかの継続的なエネルギー源により、光の速度に近い速度で膨張していることが示されました。

さらに驚くべきことは、この放出には、ミリ秒マグネターと呼ばれる、新しく急速に回転し、高度に磁化された中性子星の痕跡があったことです。 チームは、GRB 180618A の後のマグネターが速度を落としていたときに、衝突の残りの物質を再加熱していることを発見しました。

GRB 180618A では、マグネターを動力源とする発光は、従来のキロノバから予想されるよりも 1000 倍明るいものでした。


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