5月 17, 2022

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不思議なX線は2017年の中性子星合体からのキロノバの「残光」である可能性があります

不思議なX線は2017年の中性子星合体からのキロノバの「残光」である可能性があります

ズーム / ブラックホールを形成するための2つの中性子星の融合の芸術的表現(画像の中央の明るい膨らみの中に隠されています)。 合併により、星の周りの物質を加熱する反対の高エネルギーの物質ジェット(青)が生成され、星にX線(赤みがかった雲)が放出されます。

NASA / CXC / M。 ワイス

2017年、天文学者は次のような現象を発見しました。キロノバ「:ガンマ線の強力なバーストを伴う2つの中性子星の合併。3年半後、天体物理学者は、「キロノバ後の輝き」の最初の検出である可能性があると信じている謎のX線を発見しました。」天体物理学者は、合併後に形成されたブラックホールに落下する物質の最初の観測である可能性があります。

なので 私たちに知らせてください 以前、 LIGOを発見する 重力波を通して レーザー干渉法。 この方法では、高出力レーザーを使用して、キロメートル離れた場所にある2つの物体間の距離の小さな変化を測定します。 (LIGOは、ワシントン州ハンフォードとルイジアナ州リビングストンに検出器を持っています。イタリアでは、Advanced VIRGOとして知られる3番目の検出器が2016年に稼働を開始しました。)3つの検出器があるということは、科学者が夜空のチャープがどこから来ているかを特定できることを意味します。

7つの連星ブラックホールの合併に加えて、2016年11月30日から2017年8月25日までのLIGOの2回目の実行を発見してください。 中性子星間の二分裂 一度で ガンマ線バースト 残りの電磁スペクトルの信号。 このイベントは現在、GW170817として知られています。 これらの信号には、衝突によって生成された重元素、特に金、プラチナ、ウランの明らかな兆候が含まれていました。 軽い元素のほとんどは超新星として知られる巨大な星の息苦しい爆発で形成されますが、天文学者は長い間、2つの中性子星が衝突したときに生成されるキロノバから重い元素が発生する可能性があると考えてきました。

2017年のキロノヴァの発見は、これらの天文学者が正しかったという証拠を提供しました。 この種の天文現象の記録は前例のないものであり、いわゆる「」の新時代の幕開けを公式に示しました。天文学マルチメッセージ。 「」

それ以来、LIGO / VIRGOが中性子星合体または中性子星とブラックホール間の潜在的な合体の重力波信号を拾うとき、天文学者は一致する光学的特徴を探してきました。 ブラックホールとブラックホールの合併は光学的特徴を生み出さないという仮定があったので、2020年まではそれを探す意味がありませんでした。それが天文学者が発見したときです。 最初のガイド そのような現象のために。 天文学者は、重力波データと自動化された空の調査中に収集されたデータを組み合わせることによって発見を行いました。

しかし、新しい論文の筆頭著者であり、ノースウェスタン大学の大学院生であるAbrajita Hajelaによると、Kilonova2017は依然としてユニークです。 ハジェラ キロノヴァを呼び出す 「この種の唯一のイベント」と「私たちの分野でのいくつかの初期観測の宝箱」。 ノースウェスタン大学やカリフォルニア大学バークレー校の他の天文学者とともに、宇宙ベースの宇宙船を使用してLIGO / Virgoによって最初に発見されて以来、GW170817の進化を監視してきました。 チャンドラX線天文台

宇宙にあるチャンドラX線天文台のイラスト。これまでで最も感度の高いX線望遠鏡です。
ズーム / 宇宙にあるチャンドラX線天文台のイラスト。これまでで最も感度の高いX線望遠鏡です。

NASA / CXC / NGST(パブリックドメイン)

チャンドラは、900日間続いた合併の2週間後にGW170817からのX線と無線の放射を最初に検出しました。 しかし、これらの初期のX線は、光速に近い融合からのジェットを動力源として、2018年の初めに消え始めました。しかし、2020年3月からその年の終わりまで、明るさの急激な低下は止まり、X線の放出は止まりました。一定になりました。明るさに関してはやや。

謎を解くために、ハジェラと彼女のチームは、合併から3。5年後の2020年12月に、チャンドラと超大型干渉電波望遠鏡(VLA)の両方で追加の観測データを収集しました。 驚くほど強くて明るいX線放射の通知で午前4時に目が覚めたのはハジェラでした-放射がジェットだけで動力を与えられた場合、この時点で予想されるよりも4倍高くなりました。 (VLAは無線放射を検出しませんでした。)これらの新しい放射は700日間一定レベルのままでした。

これは、完全に異なるX線源がそれらのエネルギー源でなければならないことを意味します。 考えられる理由の1つは、合併による破片の膨張により、ソニックブームに似た衝撃波とジェットが発生したことです。 この場合、合体する中性子星はすぐにブラックホールに崩壊することはできません。 代わりに、星は1秒間急速に回転します。 この急速な回転は、衝撃波の推進力であったキロノバの重い発射体の急速な尾を生成するのに十分な時間、重力崩壊に対抗したでしょう。 それらの重い発射体が時間とともに減速するにつれて、それらの運動エネルギーは衝撃によって熱に変換されました。

「あなたはそれに陥るでしょう。完了しました。」

「合流する中性子星が中間相なしでブラックホールに直接崩壊した場合、現在見られる過剰なX線を説明するのは非常に困難です。なぜなら、物が高く飛んで跳ね返る固体表面がないからです。これらのオーロラを作成する速度。」 共著者のラファエラ・マルグッティは言った カリフォルニア大学バークレー校から。 「あなたは落ちます。完了しました。私が科学的に興奮している本当の理由は、飛行機からもっと何かを見るかもしれないからです。私たちはついに新しいコンパクトオブジェクトについての情報を得るかもしれません。」

コロンビア大学のBrianMetzgerは、別のシナリオを提案しました。X線放射は、核融合中に形成されたバックスリットに落下する物質によって引き起こされる可能性があります。 この種の長期的な蓄積はこれまで観察されていなかったので、これも科学的な最初のものである、とHagelは言いました。

今後、さらに多くの観測が計画されており、このデータは問題の解決に役立ちます。 X線と電波の放射が今後数か月または数年にわたって明るくなる場合、これはキロノバオーロラシナリオを確認します。 X線放射が急激に減少するか、一定のままで、電波放射が伴わない場合は、ブラックホールのシナリオが拡大していることを確認できます。

とにかく、「これは、キロノバのオーロラを見るのは初めてか、中性子星合体後に物質がブラックホールに落ちるのを見るのは初めてです」。 共著者のジョー・ブライトは次のように述べています。カリフォルニア大学バークレー校のポスドク。 「どちらの結果も非常にエキサイティングではありません。」

DOI:Astrophysical Journal Letters、2022年。 10.48550 / arXiv.2104.02070 ((DOIについて)。

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