天文学者は超重中性子星を検出しました

短いガンマ線バースト (GRB) は、連星中性子星の合体、重力波で観測されたマルチメッセンジャー天文イベント、およびマルチバンド電磁スペクトルに関連しています。 連星内の星の質量と、ほとんど知られていない状態方程式の詳細に応じて、合体後に動的に進化する短寿命の中性子星が形成される可能性があります。

短いガンマ線バースト (GRB) として知られる爆発的な爆発に関する古いデータを調べている天文学者は、超重中性子星がブラック ホールに崩壊する前に短期間存在していたことを示唆する光のパターンを発見しました。 おそらく、2 つの中性子星の衝突によって、このつかの間の巨大な物体が作成されました。

メリーランド大学カレッジパーク校 (UMCP) と、メリーランド州グリーンベルトにある NASA のゴダード宇宙飛行センターの研究者であるセシリア・チレンティは、次のように述べています。 「私たちは、NASA のニール ゲーレル スウィフト天文台、フェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡、およびコンプトン ガンマ線天文台で検出された 700 の短い GRB でこれらの信号を探しました。 これらのガンマ線パターンは、1990 年代初頭にコンプトンによって観測された 2 つのバーストで見つかりました。」

コンプトンの測定とコンピューターシミュレーションにより、メガ中性子星の質量は、正確に測定された最も質量の大きい中性子星 J0740+6620 よりも 20% 大きく、太陽の質量のほぼ 2.1 倍であることが示されました。 さらに、通常の中性子星と比較して、超重中性子星はほぼ 2 倍の大きさ、またはマンハッタン島の長さの約 2 倍です。

巨大中性子星は毎分およそ 78,000 回回転し、これまでに観測された最速のパルサーである J1748-2446ad のほぼ 2 倍の速さです。 この素早い回転により、アイテムが光速よりも速いブラック ホールを形成する前に、アイテムがさらに崩壊するのをわずか 10 分の 1 秒だけ防ぎます。

UMCPの天文学教授で論文の共著者であるCole Miller氏は、次のように述べています。 「中性子星を周回する際に短い GRB が形成され、最終的にブラック ホールに崩壊することはわかっていますが、正確な一連の出来事はよくわかっていません。 ある時点で、発生期のブラック ホールは、最高エネルギーの光であるガンマ線の強烈な閃光を放出する高速で移動する粒子のジェットで噴出します。

これらの合体のコンピューター シミュレーションでは、中性子星が合体するときに、重力波が 1,000 ヘルツを超える突然の周波数ジャンプを示すことが示されています。 これらの信号は、既存の重力波観測所が検出するには速すぎて微弱です。 しかし、Chirenti と彼女のチームは、同様の信号が短い GRB からのガンマ線放射に現れる可能性があると推論しました。 これらの信号は準周期振動または略して QPO として知られています。

QPO は、時間の経過とともに変化または消失するいくつかの近い周波数で構成できます。 ガンマ線と重力波の QPO は、2 つの中性子星が合体する際に渦巻く物質の大渦から発生します。

スウィフト バーストとフェルミ バーストではガンマ線の QPO は発生しませんでしたが、1991 年 7 月 11 日にコンプトンのバースト アンド トランジエント ソース実験 (BATSE) によって 2 つの短い GRB が記録されました。 1、1993年、法案に適合。

これらのとらえどころのないパターン (巨大な中性子星の存在を示す特徴的なちらつき) を見つける利点は、BATSE 装置のより広い視野にありました。 チームは、これらすべての信号が偶然に現れる可能性は 300 万分の 1 未満であると推定しています。

ワシントンのジョージ・ワシントン大学の物理学科長であるクリッサ・コウヴェリオトウは、次のように述べています。 「これらの結果は、重力波天文台による超大質量中性子星の将来の測定の土台を築くものであり、重要です。」

ジャーナルの参照:

  1. Chirenti、C.、Dichiara、S.、Lien、A.ら。 短いガンマ線バーストにおけるキロヘルツ準周期振動。 自然(2023)。 DOI: 10.1038/s41586-022-05497-0

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