史上最も明るい宇宙爆発は暗黒物質の可能性のあるヒントを明らかにする

探検

n 10 月 9 日日曜日、ジュディス・ラクシンは、史上最大の宇宙爆発が起こったとき、高エネルギー天体物理学会議に向かう途中で空中 35,000 フィートにいました。 メリーランド州にある NASA のゴダード宇宙飛行センターの天体物理学者である Racusin 氏は、次のように述べています。 「それは本当に例外的でした。」

爆発は長いガンマ線バーストであり、巨大な瀕死の星が崩壊してブラックホールまたは中性子星になるときに強力なエネルギーのジェットを放出する宇宙イベントです. この特定のバーストは非常に明るいため、フェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡は過飽和状態になりました。フェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡は、そのようなイベントを観測するために設計された軌道上の NASA 望遠鏡です。 オランダのラドバウド大学の天体物理学者であるアンドリュー・レヴァンは、「毎秒非常に多くの光子があったので、彼らは追いつくことができませんでした。 このバーストは、地球の大気圏の上層である地球の電離層を数時間にわたって膨張させたようにさえ見えます。 カナダのマクマスター大学の天文学者である Doug Welch は、次のように述べています。

天文学者はそれを「史上最も明るい」ボートと呼んで、ガンマ線バーストと宇宙に関するより一般的な情報を得るためにそれを絞り始めました。 ルイジアナ州立大学の天体物理学者であるエリック・バーンズは、「今から 10 年後でも、このデータ セットから新たな理解が得られるでしょう」と述べています。 「これが本当に起こったことは、まだ私にはよくわかりません。」

最初の分析では、BOAT が非常に明るい理由が 2 つあることが示唆されています。 まず、地球から約 24 億光年離れた場所で発生しました。ガンマ線バーストにはかなり近い距離です (ただし、銀河系のかなり外側にあります)。 また、BOAT の強力なジェットがこちらに向けられた可能性もあります。 この 2 つの要因が組み合わさって、これは数百年に 1 回しか発生しないようなイベントになっています。

おそらく最も重要な観察は中国で起こった。 そこでは、四川省にある大型高高度空気シャワー天文台 (LHAASO) が、宇宙からの高エネルギー粒子を追跡しています。 ガンマ線バースト天文学の歴史の中で、研究者はこれらの天体から来る高エネルギー光子を数百個しか見ていません。 LHAASO は、この 1 つのイベントで 5,000 人を見ました。 ハンブルグにあるドイツ電子シンクロトロン (DESY) の天体物理学者である Sylvia Zhu 氏は、次のように述べています。

これらの検出の中には、18 テラ電子ボルト (TeV) の高エネルギー光子の疑いがありました。これは、以前のガンマ線バーストで見られたものよりも 4 倍高く、大型ハドロン衝突型加速器によって達成可能な最高エネルギーよりも高エネルギーです。 このような高エネルギーの光子は、宇宙の背景光との相互作用によって吸収され、地球に向かう途中で失われたはずです。

では、どうやってここにたどり着いたのですか? 1つの可能性は、ガンマ線バーストに続いて、高エネルギーの光子がアクシオンのような粒子に変換されたことです。 アクシオンは、暗黒物質を説明する可能性のある仮説上の軽量粒子です。 アクシオンのような粒子は、わずかに重いと考えられています。 高エネルギーの光子は、内破する星の周りの磁場などの強力な磁場によって、そのような粒子に変換される可能性があります。 アクシオンのような粒子は、妨げられない広大な空間を横切って移動します。 私たちの銀河系に到着すると、磁場によって光子に変換され、それが地球に到達します。

最初の発見の翌週、天体物理学者の複数のチームが、科学プレプリント サイト arxiv.org にアップロードされた論文でこのメカニズムを示唆しました。 イタリアの国立天体物理学研究所 (INAF) の天体物理学者で、最初の論文の 1 つを共同執筆した Giorgio Galanti は、次のように述べています。

しかし、他の研究者は、LHAASO の検出が誤った身元のケースではないかと考えています。 おそらく、高エネルギーの光子はどこか別の場所から来ており、ちょうどいいタイミングで到着したのは単なる偶然です。 「私は非常に懐疑的です」と、メリーランド大学の天体物理学者、ミレナ・クルノゴルチェビッチは言いました。 「私は現在、それがバックグラウンド イベントであることに傾いています。」 (さらに複雑なことに、ロシアの天文台は、バーストから来るさらに高いエネルギーの 251 TeV の光子による衝突を報告しました。しかし、「陪審員はまだ出ていない」と、フェルミ望遠鏡の副プロジェクト科学者である Racusin は言いました。m 少し懐疑的です。 」)

これまでのところ、LHAASO チームは詳細な観測結果を発表していません。 BOAT を研究するためのグローバルな共同作業を調整しているバーンズは、彼らがそうすることを望んでいます。 「彼らが何を持っているのか非常に興味があります」と彼は言いました。 しかし、彼は、ある程度の警戒が必要な理由を理解しています。 「暗黒物質の証拠を定義する可能性が数パーセントでもあるデータに座っているとしたら、現時点では非常に慎重になるでしょう」とバーンズは言いました. 光子が BOAT にリンクできれば、「それは新しい物理学の証拠であり、暗黒物質の可能性があることを示す可能性が非常に高いでしょう」と Crnogorčević 氏は述べています。 LHAASO チームは、コメントの要求に応答しませんでした。

LHAASO のデータがなくても、このイベントから見られる膨大な量の光により、科学者は、ジェット自体に関する主要なパズルを含む、ガンマ線バーストに関する最大の疑問のいくつかに答えることができます。 「ジェットはどのように打ち上げられるのですか? ジェットが宇宙に飛び出すとき、何が起こっているのでしょうか?」 ゴダードの天体物理学者であるタイラー・パーソタンは、次のように述べています。 「これらは本当に大きな問題です。」

他の天体物理学者は、BOAT を使用して、超新星爆発時に一部の星だけがガンマ線バーストを生成する理由を確認したいと考えています。 「これは大きな謎の 1 つです」とハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者イヴェット・センデス氏は述べています。 「それは非常に大きな星でなければなりません。 私たちのような銀河は、おそらく100万年ごとにガンマ線バーストを発生させます。 なぜこのように稀な個体群がガンマ線バーストを起こすのでしょうか?」

ガンマ線バーストが崩壊した星の中心部でブラック ホールまたは中性子星をもたらすかどうかも未解決の問題です。 BOAT の予備分析は、前者がこの場合に発生したことを示唆しています。 「ジェットには非常に多くのエネルギーがあり、基本的にはブラック ホールでなければなりません」とバーンズ氏は言います。

確かなことは、これが宇宙の出来事であり、非常に多くの生涯にわたって消滅することはないということです. 「これを再び行う機会を得る前に、私たちは皆死んでしまうでしょう」とバーンズは言いました.

先頭の画像: NASA のスイフト天文台からのカラー化されたデータでここに見られるバーストの周りのリングは、X 線が私たちの天の川銀河の隠れた塵から散乱したときに形成されました。 クレジット: NASA スウィフト天文台。 処理: ジョン・ミラー.

この記事はもともと、 量子抽象化 ブログ。



Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *