ガンマ線バーストの解明に挑む「キロノバ」の発見

中性子星同士の合体はガンマ線だけでなく幅広い周波数の電磁波が放出される。以下、www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。
ガンマ線バーストの解明に挑む「キロノバ」の発見
2022年12月07日 ニュースリリース
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ガンマ線バーストの余波を探査し、中性子星が衝突している驚くべき証拠を発見。


クレジット：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine
マサチューセッツ州ケンブリッジ - ガンマ線バースト（GRB）は、宇宙で最もエネルギーの高い爆発ですが、長いものと短いものの2種類があります。長いGRBは2秒から数百秒続き、太陽の10倍以上の質量をもつ大質量星が超新星爆発を起こしたときに発生する。2秒以下の短いものは、中性子星同士や中性子星とブラックホールなどのコンパクトな天体が衝突してキロノバを形成したときに発生する。
2021年に検出された長いGRBの余波を観測していたところ、2つの独立した天文学者チームが、期待された超新星の信号ではなく、中性子星の合体の驚くべき兆候を発見しました。この驚くべき結果は、ネイチャー誌に本日掲載され、キロノバが長いGRBに関連していることを初めて示し、GRBに関する科学者の理解を覆すものです。
「過去20年間のGRBの詳細な研究により、バーストの持続時間は、大質量星からの長いGRBと衝突する中性子星からの短いGRBという、その始原システムに直接対応するという整然とした結論が導き出されました。「自然はもっと複雑であることがわかったのです。
この発見を最初に発表したチームは、ノースウェスタン大学の大学院生であるジリアン・ラスティネジャッドによって率いられました。Rastinejadと彼女の同僚は、NSFのNOIRLabが運営するGemini Northの助けを借りて、この驚くべき発見をした。Gemini Northの観測により、GRBの正確な位置に近赤外線の残光が観測され、この事象に関連したキロノバの説得力のある証拠が初めて得られました。Rastinejad氏のチームは、ガンマ線座標ネットワーク（GCN）サーキュラーで、このジェミニの検出を即座に報告しました。
世界中の天文学者は、NASAのニール・ゲールズ・スウィフト観測所とフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡が強力なガンマ線の閃光をとらえたとき、GRB 211211Aと名付けられたこのバーストに最初に警告を発しました。最初の観測で、このGRBは地球からわずか10億光年という非常に近い場所にあることが判明した。GRBの多くは60億光年以上離れた場所で発生し、最も遠くのGRBは約130億光年離れた場所で発生した。このように、今回発見されたGRBは比較的近くにあるため、天文学者は地上や宇宙にある様々な望遠鏡を使って、非常に詳細な追跡調査を行うことができました。
「天文学者はキロノバを探すとき、通常短いGRBを調査しています」とラスティネジャド教授は言います。とラスティネジャド氏は言います。「私たちがこの長時間のバーストに惹かれたのは、それがとても近くにあり、詳細に研究することができたからです。また、そのガンマ線は、以前の謎の超新星爆発を伴わない長いGRBのガンマ線に似ていました。
キロノバのユニークな観測的特徴は、可視光での明るさに比べて近赤外線の波長での明るさがあることです。この明るさの違いは、キロノバによって放出された重元素が、可視光を効果的に遮り、より波長の長い赤外線を妨げることなく通過させることに起因します。しかし、近赤外線での観測は技術的に難しく、この波長の光を検出できる感度をもつ望遠鏡は、ジェミニ望遠鏡など地球上のごくわずかしかありません。
ローマ大学トル・ヴェルガタ校の天文学者エレオノーラ・トロジャが率いる別のチームは、チリにあるジェミニ南望遠鏡を含む別のアプローチと一連の観測を用いて独自に残光を研究し、この長いGRBはキロノバから来たと結論付けました。
トロヤ氏は、「この現象は、私たちのすぐ近くにあったからこそ観測できたのです」と言う。"宇宙の裏庭でこれほど強力な爆発を観測することは非常にまれで、そのたびに、宇宙で最も極端な天体について知ることができます。"
今回のGRBがキロノバ型であることについて、2つの異なる研究チームがそれぞれ独立したデータを用いて同じ結論に達したことは、この解釈に対する信頼性を高めるものです。
今回の発見は、キロノバやGRBの理解に貢献するだけでなく、宇宙における金や他の重元素の形成を研究する新しい方法を天文学者に提供するものです。キロノバでは極端な物理的条件により、金、プラチナ、トリウムなどの重元素が生成されます。天文学者は、長時間のガンマ線バーストに続くキロノバのサインを探すことによって、重元素を作り出している場所を特定することができるようになったのです。
「金やその他の希少元素の宇宙工場であるキロノバを探すことは、これまで困難でした。