新しいキロノバにより、天文学者はガンマ線バーストについて私たちが知っていることを再考しています

拡大する / GRB 211211A のアーティストの印象。 キロノバとガンマ線バーストは右側にあります。

アーロン・M・ゲラー/ノースウェスタン/CIERA

1 年前、天文学者は、GRB 211211A と呼ばれる、ほぼ 2 分間持続する強力なガンマ線バースト (GRB) を発見しました。 現在、その異常な出来事は、より長い GRB が超新星になる大質量星の特徴的な特徴であるという長年の仮定を覆しています。 その代わりに、科学者の 2 つの独立したチームが、2 つの中性子星の合体によって引き起こされた、いわゆる「キロノバ」として発生源を特定した、とジャーナルに掲載された新しい論文によると。 中性子星の合体は短い GRB しか生成しないと想定されていたため、長い GRB を持つキロノバが関与するハイブリッド イベントの発見は非常に驚くべきことです。

「この検出は、ガンマ線バーストに関する私たちの標準的な考えを打ち破ります」と、共著者でロスアラモス国立研究所のポスドクであるイブ・チェイスは述べています。 すべての短期バーストが中性子星合体によるものであり、長期バーストが超新星によるものであるとはもはや仮定できません。 ガンマ線バーストは分類がはるかに難しいことがわかりました。 この検出は、ガンマ線バーストに関する私たちの理解を限界まで押し上げます。」

以前に報告したように、ガンマ線バーストは、遠く離れた銀河での非常に高エネルギーの爆発であり、数ミリ秒から数時間持続します。 最初のガンマ線バーストが観測されたのは、1960 年代後半、米国によるヴェラ衛星の打ち上げのおかげです。 それらは、1963 年にソビエト連邦と結ばれた核実験禁止条約の結果、核兵器実験の証拠となるガンマ線の痕跡を検出することを目的としていました。 米国は、ソ連が条約に違反して秘密裏に核実験を行っていることを恐れていた。 1967 年 7 月、これらの衛星のうちの 2 つが、明らかに核兵器実験の痕跡ではないガンマ線の閃光を捉えました。

ほんの数か月前、複数の宇宙ベースの検出器が太陽系を通過する強力なガンマ線バーストを検出したため、世界中の天文学者が空のその部分で望遠鏡を訓練して、イベントとその残光に関する重要なデータを収集するために急いで送りました。 . GRB 221009A と名付けられたこの銀河は、これまでに記録された中で最も強力なガンマ線バーストであり、おそらく新しいブラック ホールの「誕生の叫び」である可能性があります。

ガンマ線バーストには、短いバーストと長いバーストの 2 種類があります。 古典的な短期 GRB の持続時間は 2 秒未満であり、以前は連星中性子星のような 2 つの超高密度天体の合体からのみ発生し、付随するキロノバを生成すると考えられていました。 長い GRB は、数分から数時間続くことがあり、巨大な星が超新星になるときに発生すると考えられています。

ハッブル宇宙望遠鏡で撮影された画像に重ね合わされたこのふたご座の北の画像は、長い GRB によって生成されたキロノバの明らかな近赤外線残光を示しています。
拡大する / ハッブル宇宙望遠鏡で撮影された画像に重ね合わされたこのふたご座の北の画像は、長い GRB によって生成されたキロノバの明らかな近赤外線残光を示しています。

国際ジェミニ天文台/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA

フェルミ望遠鏡とスウィフト望遠鏡の天文学者は、昨年 12 月にこの最新のガンマ線バーストを同時に検出し、うし座の位置を特定しました。 その迅速な識別により、世界中の他の望遠鏡がそのセクターに注意を向けることができ、キロノバを初期段階で捉えることができました。 また、ガンマ線バーストには非常に近く、これまでに検出された平均的なガンマ線バーストの約 60 億年と比較して、地球から約 10 億光年離れていました。 (これまでに記録された最も遠い GRB からの光は、約 130 億年にわたって移動しました。)

「これまでに見たことのないものでした」と、ペンシルベニア州立大学の天文学者であり、Swift チームのメンバーである共著者のシモーネ・ディキアラは述べています。 「超新星、大質量星の死とは近すぎたため、関連していないことはわかっていました。 それはまったく異なる種類の光信号であり、中性子星の衝突によって引き起こされる爆発であるキロノバに関連付けられています。」

2 つの連星中性子星がその死の渦巻きに入り始めると、それらは強力な重力波を送り出し、中性子を多く含む物質を互いに剥ぎ取ります。 次に、星が衝突して融合し、複数の波長の光で輝く破片の熱い雲が生成されます。 天文学者がキロノバの可視光と赤外光を生み出すと信じているのは、中性子が豊富なデブリです。この輝きは、可視スペクトルよりも赤外光の方が明るく、可視光を遮断する噴出物中の重元素に起因するそのようなイベントの特徴的な特徴ですが、赤外線を通す。

中性子星が合体すると、キロノバ信号に電力を供給する放射性イジェクタが生成されます。 最近観測されたガンマ線バーストは、キロノバが関与するこれまで検出されていなかったハイブリッド イベントのシグナルであることが判明しました。
拡大する / 中性子星が合体すると、キロノバ信号に電力を供給する放射性イジェクタが生成されます。 最近観測されたガンマ線バーストは、キロノバが関与するこれまで検出されていなかったハイブリッド イベントのシグナルであることが判明しました。

ドリームタイム

その署名は、その後の GRB211211A の分析で明らかになったものです。 そして、その後の中性子星の合体の崩壊によって金やプラチナのような重元素が生成されるため、天文学者はこれらの重元素が宇宙でどのように形成されるかを研究する新しい手段を手に入れました。

数年前、天体物理学者の故ニール・ゲーレルズは、中性子星の合体によってより長いガンマ線バーストが生成される可能性があることを示唆しました。 NASA のスウィフト天文台 (彼の名を冠して名付けられた) が、GRB 211211A の発見とその関係の最初の直接証拠の発見において重要な役割を果たしたのは当然のことと思われます。

「この発見は、宇宙が完全には解明されていないことを明確に思い出させるものです」と、共著者でノースウェスタン大学の博士課程の学生であるジリアン・ラスティネジャードは述べています。 「天文学者は、GRB の長さによって GRB の起源を特定できることを当然のことと考えることがよくありますが、この発見は、これらの驚くべき出来事について理解すべきことがまだたくさんあることを示しています。」

DOI: Nature, 2022. 10.1038/s41550-022-01819-4 (DOI について).

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