X線で語られたキロノヴァの展開物語

X線で語られたキロノヴァの展開物語
03.04.22 ニュースリリース
中性子星合体は重力波と光の両方を生み出しました。

NASA /CXC/ノースウェスタン大学/A。Hajelaetal。
マサチューセッツ州ケンブリッジ-天文学者は、キロノバとして知られる強力な爆風から「ソニックブーム」を検出した可能性があります。このイベントは、重力波と電磁放射、または光の両方で検出された2つの中性子星と最初の物体の融合であるGW170817で見られました。
キロノバは、2つの中性子星（宇宙で最も密度の高い天体のいくつか）が融合したときに発生します。2017年8月17日、天文学者—天体物理学センターの研究者を含む| Harvard＆Smithsonian —高度なレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）とVirgoを使用してこのような合併から重力波を発見しました。これはガンマ線のバーストと一致します。
それ以来、天文学者は、NASAのチャンドラX線天文台を含む世界中および宇宙で望遠鏡を使用して、電磁スペクトル全体でGW170817を研究してきました。チャンドラは、最初の出来事から4年以上経った今でも、この異常な宇宙衝突からの光を検出できる唯一の天文台です。
「私たちは、中性子星合体の余波を研究するために、ここで未知の領域に入りました」と、チャンドラとのGW170817の新しい研究を主導したノースウェスタン大学のAprajitaHajelaは言います。調査結果は今週、The AstrophysicalJournalLettersに掲載されました。
天文学者は、中性子星が合体した後、合体によって残骸に形成された白金や金などの放射性元素の崩壊から、残骸が可視光と赤外光を生成すると考えています。この光のバーストはキロノバと呼ばれます。確かに、重力波の数時間後にGW170817から可視光と赤外線の放射が検出されました。
中性子星合体はX線では非常に異なって見えました。最初のLIGO検出が発表された直後に、科学者はチャンドラが現在のターゲットからGW170817にすばやくピボットすることを要求しました。最初、彼らは線源からのX線を見ていませんでしたが、2017年8月26日、チャンドラは再び見て、X線の点源を見つけました。
このX線の非検出とそれに続く検出は、中性子星合体によって生成された高エネルギー粒子の狭いジェットの証拠を提供します。ジェットは「軸外」です。つまり、地球に直接向いていません。チャンドラはもともと狭いジェットを横から見ていましたので、重力波が検出された直後はX線が見えなかったと研究者たちは考えています。
しかし、時間が経つにつれて、ジェット内の物質は、周囲の物質にぶつかるにつれて減速し、広がりました。これにより、ジェットの円錐がチャンドラの直接の視線にさらに拡大し始め、X線放射が検出されました。
2018年初頭以来、ジェットによって引き起こされるX線放射は、ジェットがさらに減速および拡大するにつれて着実に弱くなってきました。その後、ハジェラと彼女のチームは、2020年3月から2020年の終わりまで、衰退が止まり、X線放射の明るさがほぼ一定であることに気づきました。これは重要な兆候でした。
「X線が急速に退色しなくなったという事実は、ジェットに加えて何かがこの線源のX線で検出されているという私たちの最良の証拠でした」とカリフォルニア大学バークレー校の共著者RaffaellaMarguttiは言います。私たちが見ているものを説明するには、まったく異なるX線源が必要であるように思われます。」
この新しいX線源の主な説明は、合併による破片の膨張により、超音速機からのソニックブームのような衝撃が発生したことです。衝撃によって加熱された物質によって生成される放出は、キロノバ残光と呼ばれます。別の説明は、X線は中性子星が合体した後に形成されたブラックホールに向かって落下する物質から来るということです。
「これは、キロノバの残光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のどちらかです」と、同じくカリフォルニア大学の共著者であるジョーブライトは述べています。バークレー。「どちらの結果も非常にエキサイティングです。」
2つの説明を区別するために、天文学者はX線と電波でGW170817を監視し続けます。キロノバの残光の場合、電波放射は時間の経過とともに明るくなり、今後数か月または数年で再び検出されると予想されます。説明が新しく形成されたブラックホールに落下する物質を含む場合、X線出力は安定したままであるか急速に低下するはずであり、時間の経過とともに電波放射は検出されません。
「合併後の最初の数週間は、広範囲の光学および赤外線観測を使用してキロノバの特性を研究することができましたが、その光はすぐに消えていきました」と、天体物理学センターの研究共著者兼天文学者であるエドバーガーは述べています。「今、X線を使ってキロノバを探索する2度目のチャンスがあるかもしれません。近い将来、潜在的に電波があります。合併後数時間から数年後までのこれらすべてのデータを組み合わせると、新しい驚きが明らかになるはずです。」
チームは最近、2021年12月に実行されたGW170817の新しいチャンドラ観測でソースが検出されたことを発表しました。そのデータの分析は進行中です。新たなX線に関連する無線検出はまだ報告されていません。
NASAのマーシャル宇宙飛行センターはチャンドラプログラムを管理しています。スミソニアン天体物理観測所のチャンドラX線センターは、マサチューセッツ州ケンブリッジからの科学運用と、マサチューセッツ州バーリントンからの飛行運用を管理しています。

天体物理学センターについて| ハーバード＆スミソニアン

天体物理学センター| ハーバード＆スミソニアンは、ハーバードとスミソニアンのコラボレーションであり、宇宙の性質に関する人類の最大の未解決の質問を尋ね、最終的には答えるように設計されています。センターフォーアストロフィジックスはマサチューセッツ州ケンブリッジに本社を置き、全米および世界中に研究施設があります。