天文学者は星を破壊する前例のない方法を発見した

天文学者らは、NSF が運営するジェミニ南望遠鏡を使用して強力なガンマ線バースト (GRB) を研究しています。 ノワールラボ彼は星を破壊する前例のない方法を発見したかもしれない。 大質量星の爆発や中性子星の合体の可能性によって引き起こされるほとんどの GRB とは異なり、天文学者らは、GRB は大質量星の周囲の混雑した環境での恒星または恒星の残骸の衝突によって発生したと結論付けています。 ブラックホール 古代銀河の中心。

星の死の性質

宇宙の星は通常、その質量によって決まる予測可能な方法で一生を終えます。 私たちの太陽のような比較的低質量の星は、老年期に外層を脱落させ、最終的には消えていきます。 白色矮星 出演者。 より大きな星はより明るく燃え、壊滅的な超新星爆発でより早く消滅し、中性子星やブラックホールのような超高密度の天体を作り出します。 これらの恒星の残骸のうち 2 つが連星系を形成すると、最終的には衝突する可能性もあります。 しかし、新しい研究は、長い間仮説が立てられてきたが、これまで見たことのない4番目の選択肢を指摘しています。

このアーティストの印象は、NSF の NOIRLab が運営するジェミニ南望遠鏡を使用して強力なガンマ線バースト (GRB) を研究している天文学者が、星を破壊する前例のない方法を発見した可能性があることを示しています。 大質量星の爆発や、場合によっては中性子星の合体によって引き起こされるほとんどの GRB とは異なり、天文学者らは、これらの GRB は銀河中心にある超大質量ブラック ホールを取り囲む混雑した環境での恒星や星の残骸の衝突によって生じたと結論付けています。 古い銀河

新しい発見を発見する

長期持続時間 GRB の起源を探るにあたって、天文学者たちは、国立科学財団の NOIRLab が運営するジェミニ国際天文台の一部であるチリのジェミニ南望遠鏡、および北方光学望遠鏡と天文台を使用しました。 NASA/欧州宇宙機関 ハッブル宇宙望遠鏡彼らは、古代銀河の超大質量ブラックホール近くの高密度で混沌とした領域で、解体ダービーのような方法で星が衝突している証拠、または星の残骸を検出した。

「これらの新たな発見は、星が衝突に追い込まれる可能性のある宇宙の最も密度の高い領域の一部で星が消滅に直面する可能性があることを示している」と、オランダのラドボウド大学の天文学者であり、2006年に掲載された論文の筆頭著者であるアンドリュー・レヴァン氏は述べた。ラドバウド誌。 自然天文学ジャーナル。 「これは、星がどのように死ぬのかを理解し、地球上で検出できる重力波を生成する予期せぬ発生源は何かなど、他の疑問に答えるのに興味深いものです。」

観察証拠と結果

古代の銀河は星形成の始まりをはるかに過ぎており、長い GRB の主な源である巨大な星は、たとえあったとしてもほとんど残らないでしょう。 しかし、その核には星や、白色矮星、中性子星、ブラックホールなどの超高密度の残骸が集まっています。 天文学者たちは、超大質量ブラックホールを取り囲む活動の乱流の中で、2 つの恒星が衝突して GRB が生成されるのは時間の問題ではないかと長い間疑っていました。 しかし、このタイプの融合の証拠は依然としてとらえどころがありません。

NSF の NOIRLab が管理するジェミニ国際天文台で強力なガンマ線バースト (GRB) を研究している天文学者は、星を破壊する前例のない方法に気づいたかもしれません。 大質量星の爆発や、場合によっては中性子星の合体によって引き起こされるほとんどの GRB とは異なり、天文学者らは、これらの GRB は銀河中心にある超大質量ブラック ホールを取り囲む混雑した環境での恒星や星の残骸の衝突によって生じたと結論付けています。 古い銀河出典: 国際ジェミニ天文台/NOIRLab/NSF/AURA/M. ガーリック / M. 私の時間

このような出来事の最初の兆候は、2019年10月19日にNASAのニール・ゲーレルス・スウィフト天文台が1分強続いたガンマ線の明るいフラッシュを検出したときに見られた。 2 秒を超えて続く GRB バーストは「長い」とみなされます。 このような爆発は通常、太陽の少なくとも10倍の質量を持つ星の超新星爆発によって起こりますが、常に起こるわけではありません。

研究者らはその後、ジェミニ・サウスを使用してGRB爆発の消えゆく残光を長期観測し、その起源についてさらに詳しく調べた。 この観測により、天文学者らは古代銀河の核から 100 光年未満の領域で GRB 爆発の位置を特定することができ、銀河の超大質量ブラック ホールの近くに位置することがわかりました。 研究者らはまた、ジェミニ・サウスが研究した光に痕跡を残したであろう同様の超新星の証拠も発見できなかった。

GRB の起源についての洞察

「その後の観測から、この爆発は巨大な星が崩壊するというよりも、2つの合体天体の合体によって引き起こされた可能性が最も高いことが分かりました」とレヴァン氏は述べた。 「これまでに確認されていた古代の銀河の中心にあることを突き止めたことで、星が終焉を迎える新たな軌道を示す最初の興味深い証拠を入手した。」

驚異的な高さからは、NSF の NOIRLab が管理するジェミニ国際天文台の半分であるジェミニ南望遠鏡の全範囲と寸法を達成することができます。 ジェミニ サウスは、海抜 2,715 メートル (8,900 フィート) のセロ バション山に位置し、安定した微気候条件の恩恵を受けています。 望遠鏡で「見る」のを容易にする乾燥した空気は、背景に広がるチリのアンデス山脈の上にほとんど明白に感じられます。 この画像には、日中は珍しいドーム構造を通して覗く望遠鏡の高さ 8 メートルの鏡と、南天の夜間観測中に望遠鏡に電力を供給するソーラー パネル (右下) も捉えられています。 出典: 国際ジェミニ天文台/NOIRLab/NSF/AURA/T。 マツォポロス

通常の銀河環境では、中性子星やブラックホールなどの衝突星の残骸から長いGRBが生成されることはまれであると考えられている。 しかし、古代の銀河の中心はまったく正常ではなく、直径わずか数光年の領域に 100 万個以上の星が詰め込まれている可能性があります。 このような激しい人口密度は、特に超大質量ブラックホールの巨大な重力下では、星の衝突が時折発生するのに十分な大きさである可能性があり、星の動きを乱し、ランダムな方向に飛ばす可能性があります。 最終的に、これらの漂流星は交差して合体し、その結果、宇宙の遠く離れた場所からも確認できる大規模な爆発が起こります。

このような出来事は、宇宙全体の同様の混雑した地域で日常的に発生している可能性がありますが、この時点まで気付かれていませんでした。 その不透明さの考えられる理由の 1 つは、銀河の中心が塵とガスで満たされており、それらが GRB の最初の閃光とその結果生じる残光の両方を覆い隠す可能性があることです。 このタイプの GRB は次のように識別されています。 GRP 191019aこれはまれな例外である可能性があり、天文学者は爆発を検出し、その後遺症を研究することができます。

今後の研究とその影響

研究者たちは、これらの出来事についてもっと知りたいと考えています。 彼らは、GRB の発見とそれに対応する重力波の検出を一致させたいと考えています。これにより、GRB の真の性質がさらに明らかになり、最も神秘的な環境であっても、その起源が確認されるでしょう。 ベラ C. ルービン天文台は、2025 年に使用準備が整うと、この種の研究において非常に貴重なものとなるでしょう。

「このようなガンマ線バーストの研究は、GRBの検出から、ジェミニのような望遠鏡によるオーロラと距離の検出、そして事象の詳細な分析に至るまで、非常に多くの施設が連携してこの分野がすでに進歩していることを示す好例です」 「電磁スペクトル全体の観測により」とレヴァン氏は語った。

ジェミニ国際天文台のNSFプログラムマネージャー、マーティン・スティール氏は「これらの観測はジェミニの豊かな遺産に加わり、星の進化についての理解を前進させる」と語る。 「時間に敏感な観測は、ジェミニの知的なプロセスと、宇宙全体の遠く離れたダイナミックな出来事に対する敏感さの証拠です。」

参考文献：「古代銀河核からの動的起源の長周期ガンマ線バースト」Andrew J. Levan、Daniele B. Malesani、Benjamin P. Gompertz、Anya E. Nugent、Matt Nicholl、Samantha R. Oates、Daniel A 。 バーリー、ジリアン・ラスタッド、ブライアン D. メッツガー、スティーブ シュルツ、エリザベス R. スタンウェイ、アン・エンケンハージ、タイバ・ザファル、J. フェリシアーノ アグイ フェルナンデス、アシュリー A. クレムス、コーンボブ・ビルンバクディ、アントニオ・デ・ウガルテ・ポスティゴ、ウェン・フェイ・フォン、アンドリュー・S. フルヒター、ジャコモ フラジョーニ、ヨハン ボー ヴェンポ、ニコラ ガスパリ、キャスパー E. ハインツ、ジェンス ヘグワース、パル ジェイコブソン、ピーター J. ユンカー、ギャビン B. ラム、イリヤ マンデル、ソハイブ マンダイ、マリア E. ラバシオ、ジェスパー・サラーマン、ナイル R. タンヴィール、2023 年 6 月 22 日、こちらからご覧いただけます。 自然天文学。
土井: 10.1038/s41550-023-01998-8

この発見についてさらに詳しく:

参考文献：「古代銀河核からの動的起源の長周期ガンマ線バースト」Andrew J. Levan、Daniele B. Malesani、Benjamin P. Gompertz、Anya E. Nugent、Matt Nicholl、Samantha R. Oates、Daniel A 。 バーリー、ジリアン・ラスタッド、ブライアン D. メッツガー、スティーブ シュルツ、エリザベス R. スタンウェイ、アン・エンケンハージ、タイバ・ザファル、J. フェリシアーノ アグイ フェルナンデス、アシュリー A. クレムス、コーンボブ・ビルンバクディ、アントニオ・デ・ウガルテ・ポスティゴ、ウェン・フェイ・フォン、アンドリュー・S. フルヒター、ジャコモ フラジョーニ、ヨハン ボー ヴェンポ、ニコラ ガスパリ、キャスパー E. ハインツ、ジェンス ヘグワース、パル ジェイコブソン、ピーター J. ユンカー、ギャビン B. ラム、イリヤ マンデル、ソハイブ マンダイ、マリア E. ラバシオ、ジェスパー・サラーマン、ナイル R. タンヴィール、2023 年 6 月 22 日、こちらからご覧いただけます。 自然天文学。
土井: 10.1038/s41550-023-01998-8