天文学者は、わずか数ミリ秒しか存在しない奇妙な星の物体を検出する方法を見つけます

太陽を称える 都市の直径に、次に同じことを 2 番目の星に行い、衝突させます。 これが宇宙で起こると、時空構造の反響が宇宙全体に伝わります。

これは、重力波天文学として知られる新興科学の領域です。 LIGO の天体物理学者は、幸運にもこれらの衝突に気付くことがあります。 しかし、この分野は新しく、進化しています。 2 つの中性子星 (超新星として爆発的な終焉を迎えた大質量星の密集した残骸) の合体を理解するために、天文学者はこれらのイベントからバーストするエネルギー放射線からのアーカイブ データに目を向けています。

ほとんどの中性子星と中性子星の合体はブラック ホールをもたらしますが、ごくまれに、中性子星が 1 つの巨大な中性子星を作成します。 本日発表された新しい研究 自然 重力波天文学内でこのニッチを研究するための潜在的な手段を提供します。

宇宙の波紋を捉えることができる施設の一つ、乙女座検出器の一部。 クラウディオ・ジョバンニーニ/AFP/ゲッティイメージズ

これが背景です— これらの超高密度オブジェクトを作成する圧力により、多くの質量がほとんどスペースを占有せず、亜原子粒子が他の方法では動作しない方法で動作する必要があります。 2つの中性子星は、崩壊してブラックホールになり、さまざまな放射線を放出するときに重力波を生成しますが、奇妙な巨大な中性子星になる前ではありません。

このシナリオで調査された巨大な中性子星は、わずか数ミリ秒しか持続しません。これは、材料の微分と急速な回転により、物質が非常に短時間だけぶら下がっているためです。 シミュレーションは、この超大質量中性子星が存在するはずであることを示唆しています。 重力波検出器は、その存在を示すほど感度が高くありません。 ただし、ガンマ線検出器は可能です。

新着情報 – NASAゴダード宇宙飛行センターで働くメリーランド大学の研究科学者であり、ブラジルのABC連邦大学の応用数学の准教授であるCecilia Chirentiは、次のように述べています。 彼女は、重力波検出器がこれらの衝突をより微妙なニュアンスで示すのに十分なほど洗練されるのを何年も待つという考えに「焦り」を感じた. そこで彼女は、超大質量中性子星の短くて驚くべき寿命について知る別の方法がないか調べてみました。

2 つの中性子星が合体するとき、このイベントはガンマ線を生成するのに十分な高オクタン価であり、NASA はこれを「ビッグバン以来、最もエネルギーが高く明るい電磁イベント」と表現しています。

新しい研究の前に、キレンティと彼女のチームは、超大質量中性子星が短いガンマ線バースト内に振動の形で検出可能な情報を残す可能性があると理論付けました。 月曜日の論文で、Chirenti はアーカイブの Burst and Transient Source Experiment (BATSE) データでガンマ線バーストの 700 以上のインスタンスを調べることについて説明しています。 彼女のチームは、有力な候補を 2 つ特定しました。

「私たちが行ったことは、ガンマ線バーストのアーカイブ データを調査し、そのデータの中に超大質量中性子星の痕跡を見つけることができるかどうかを調査することでした」と Chirenti 氏は語ります。 逆。

この論文では、研究者は、2 つのバースト、GRB 910711 と GRB 931101B が、「二重中性子星合体の数値相対性シミュレーションからの予測とほぼ一致する」周波数で振動したと書いています。

中性子星は、重い星が超新星爆発を起こし、ブラック ホールになるのに十分な質量を持たないときに取り残されるものです。 マーク・ガーリック/サイエンスフォトライブラリー/サイエンスフォトライブラリー/ゲッティイメージズ

重要な理由 — これは、マルチメッセンジャー天体物理学における重要な前進である可能性があります。これにより、科学者は、視覚、電波、またはファブリックの波紋と歪みを監視する重力波検出器のようなさまざまな観測戦略を調べることによって、混沌としたイベントまたはオブジェクトについて学びます。 . スペースの。

ガンマ線バースト データの使用は、重力波を生成するのに十分強力な衝突について知るための別の手段を提供します。 この論文で、研究者らは、例えば、GRB 910711 と GRB 931101B からの振動が、ブラック ホールと中性子星との相互作用に起因している可能性があることを明らかにしています。 「いつものように、さらなるモデリングが必要になるだろう」と彼らは書いているが、真の発生源が何であったかを判断するには、これらの振動がガンマ線バーストデータに現れることを知ることは良い出発点です.

「最初の重要なポイントは、重力波の代わりにガンマ線を使用して、これらの超大質量中性子星を見つけることができるということだと思います」とチレンティは言います。

次は何ですか – 中性子星は極端な環境であり、その超大質量フェーズに加えて、量子物理学を研究する研究者の遊び場になります。

Chirenti が提供する 1 つの可能性は、物質の状態がガンマ線バーストの周波数に相関するため、研究者は逆方向に作業できるということです。シミュレーション データを通じてわかっていることのおかげで、物質の状態と超大質量中性子星の組成を確認できます。周波数を知ることで

重力波検出器がガンマ線検出器が表現できる周波数に達すると、これらの超大質量中性子星も検出されるようになります。 しかし、準備ができたとしても、これらの検出器よりも前のガンマ線データによって、数十年前の未知の衝突が明らかになる可能性があります。

今のところ、キレンティは彼女が「私にとって非常に特別な」成果と表現することを楽しんでいます。 理論家は、彼女が良い予感を持っていることを示す最初の兆候を見つけました。

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