2つの中性子星が「接近遭遇」します。ジェット機が光速に近づくことは祝福か、それとも呪いなのか？

ハッブル宇宙望遠鏡、中性子星衝突ジェットがほぼ光速で移動していることを明らかに

2017年8月、天文学者たちは2つの超小型中性子星が正面衝突し、極めて強力な放射線のジェットが放出されるという珍しい爆発を観測した。

2日後、ハッブルはジェット機の観測を開始した。天文学者たちは、この爆発で初めて中性子星からの重力波を検出した。それから5年後、科学者たちはついにその放射線の流れの速度を測定できるようになりました。

「結果は、打ち上げ開始時のジェット機の速度が光速の99.97％であったことを示している」と、データ解釈を担当したカリフォルニア大学バークレー校のウェンビン・ルー氏は報告書の中で述べた。

中性子星の衝突を描いた芸術家の図。 (画像提供: エリザベス・ウィートリー (STScI))

2 つの中性子星の衝突を描いた芸術家の解釈。 (画像提供: エリザベス・ウィートリー (STScI))

科学者たちはこの現象をGW170817と呼んでおり、当初は爆発によって発生した重力波とガンマ線によって検出された。信号はハッブル宇宙望遠鏡を含む地球上および低軌道上の70の観測所で受信された。データは、これらの超高密度中性子星の衝突がブラックホールと、超新星に匹敵する総エネルギー放出を伴う爆発を生み出すほど強力であることを示しています。

生まれたばかりのブラックホールが成長するにつれて、周囲の物質を渦巻き状の円盤に引き込み始め、中心から2方向に物質を噴出させます。これがハッブルが観測したジェットの原因です。

ジェット機の速度を計算するために、科学者たちは、ジェット機とともに宇宙空間に移動する爆発破片の小さな雲の動きを特に観察した。 「破片の軌道を判定するには、地球から月にある12インチのピザの直径を測定するのと同等の極めて高いデータ精度が必要だ。こうした高精度のデータはハッブル宇宙望遠鏡やいくつかの電波望遠鏡によって収集されている」とNASAの職員は報告書に記した。

この作業は、ジェットが地球に直接向けられるため困難です。このため、ジェットの速度はより速く見える。光速を超えることはできないが、観測データによれば、ジェットの速度は光速のほぼ 4 倍または 7 倍である。

「ハッブル望遠鏡による測定の精度の高さに驚きました。世界中に配備されている強力な超長基線干渉計電波望遠鏡に匹敵するほどです」とカリフォルニア工科大学のクナル・P・マレー氏は報告書の中で述べている。彼は第一著者として関連研究分野の新しい論文を完成させた。

科学者たちは、この出来事を分析するのに十分な方法を見つけるのに5年を要した。時間はかかりますが、その価値はあります。現在、科学者は中性子星の核融合を分析するために、より多くの方法を選択できるようになりました。より具体的には、重力波をさらに研究することができ、将来的には宇宙の膨張率を正確に測定するのに役立つ可能性があります。

ミューリー氏の論文は水曜日（10月13日）にネイチャー誌に掲載された。

関連知識

中性子星は超巨星の崩壊した中心核です。超巨星の質量は太陽の10～25倍で、金属を多く含む場合はさらに質量が大きくなることもあります。ブラックホールといくつかの仮想天体（ホワイトホール、クォーク星、ストレンジ星など）を除けば、中性子星は知られている天体の中で最も小さく、最も密度が高いタイプです。中性子星の半径は約10キロメートル（6マイル）で、重さは太陽の1.4倍にもなります。これらは、巨大な恒星が超新星爆発で重力崩壊を起こすときに形成されます。この過程で、恒星の中心核が圧縮され、その密度は白色矮星の密度を超え、最終的には原子核の密度に達します。

ハッブル宇宙望遠鏡は、1990年に地球低軌道に打ち上げられ、現在も運用されている宇宙望遠鏡です。ハッブルは最初の宇宙望遠鏡ではありませんが、最も大きく、最も多用途な望遠鏡の 1 つであり、強力な科学研究ツールであるとともに、一般の人々にとって天文学の恩恵となっています。ハッブル望遠鏡は、天文学者エドウィン・ハッブルにちなんで名付けられた NASA の大型天文台です。宇宙望遠鏡科学研究所はハッブルが観測する天体を選択し、収集したデータを処理し、ゴダード宇宙飛行センターはスペースシャトルを運用します。

ブラックホールは理想的な黒体のようなクエーサーです。光を反射せず[6][7]、非常に強い重力を持つため、光などのすべての粒子や電磁波が逃げることができない領域を形成します[8]。

一般相対性理論では、十分にコンパクトな質量は時空を歪めてブラックホールを形成できると予測されている[9][10]。脱出不可能な領域の境界は事象の地平線と呼ばれます。事象の地平線は、そこを通過する物体の運命と状態に大きな影響を与えますが、この領域の観測では、いかなる特徴も検出されないようです。[11]さらに、曲がった時空における量子場理論では、事象の地平線から放出されるホーキング放射を使って、黒体のスペクトルと同じように質量に反比例する温度を測定できると予測されています。恒星質量ブラックホールでは、この温度は数十億分の1ケルビン程度になることが多く、本質的に観測不可能です。

著者: ステファニー・ワルデック

FY: タオケサシ

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