2つの中性子星が衝突すると何が得られますか?

2018-06-06
信号GW170817NASA / CXC /トリニティ大学/ Dを作成した中性子星衝突の図。Pooley etal。イラスト:NASA / CXC /M.Weiss

2つの中性子星が衝突して融合すると、何が得られますか?より強力な中性子星または小さなブラックホール?昨年の歴史的な中性子星衝突を調べた2018年5月の論文は、後者を示唆しています。

2017年8月17日、米国に本拠を置くレーザー干渉計重力波観測所(LIGO)とイタリアのVirgo重力波観測所は、現代でおそらく最も重要な天文学的イベントである中性子星のスマッシュアップを検出しました。そのスマッシュアップは、GW170817という名前の重力波信号を作成しました。その前に来た一握りの重力波信号とは異なり、GW170817はブラックホールの併合によって生成されませんでした。

3つの重力波観測所(ワシントンとルイジアナの2つのLIGOステーション、および1つのVirgo検出器)が協調して信号を検出したため、科学者は重力波信号が発生した空のおおよその位置を三角測量することができました。次に、ほぼ同時に、NASAのフェルミ宇宙望遠鏡がその空のパッチで短いガンマ線バースト(GRB)を検出しました。科学者たちは、そのようなバーストは2つの中性子星の衝突によって引き起こされると理論付けており、GW170817の分析を通じて、中性子星合体のシナリオを確認しました。

天文学者はこの天文学的な出来事をきっかけに多くの科学的発見をしました、しかしGW170817はただ与え続けます。数日、数週間、数ヶ月後も中性子星合体の場所を研究し続けたNASAのチャンドラ宇宙望遠鏡の助けを借りて、天文学者は現在、中性子星合体が赤ちゃんのブラックホールを生み出したと考えています。そして、私たちはそれを前に見たことがありません。

LIGOの研究から、天文学者は、衝突する中性子星の質量と、衝突後に生成するはずの物体の質量について、すでにかなり良い考えを持っていました。彼らの推定によれば、マージされたオブジェクトの質量は、太陽の約2.7倍になります。これは、これまでに発見された中で最も質量の大きい中性子星または最も質量の小さいブラックホールのいずれかの端にあるため、興味深い質量です。イベントがモンスターの中性子星を作り出したのか、小さなブラックホールを作り出したのかを解明するために、天文学者は生成されているX線を研究する必要があり、そこでチャンドラが助けました。

「中性子星とブラックホールは神秘的ですが、チャンドラのような望遠鏡を使って宇宙全体でそれらの多くを研究しました」と、研究を主導したテキサス州サンアントニオのトリニティ大学のデイブ・プーリーは言いました。「つまり、そのようなオブジェクトがX線でどのように動作するかについてのデータと理論の両方があるということです。」

ギネスはこの記録破りのブラックホールに興味があるかもしれません

中性子星の衝突がより大きな中性子星を作り出したとしたら、その物体は急速に回転し、巨大な磁場を持っていたでしょう。この状況では、オブジェクトは強力で膨張する高エネルギー粒子の泡で噴火し、それが次に極端なX線放射を生成します。しかしチャンドラの観測によれば、X線信号は予想よりも数百倍弱かった。単純な除去プロセスでは、これはおそらくそこに急速に回転する中性子星がまったくないことを意味し、代わりにブラックホールが形成された可能性が高いです。

「このまばゆいばかりのイベントについての最も基本的な質問の1つに答えたかもしれません:それは何を作りましたか?」テキサス大学オースティン校の共著者であるPawanKumarは、声明の中で述べた。「天文学者たちは、中性子星合体がブラックホールを形成し、放射のバーストを生成するだろうと長い間疑っていましたが、これまで私たちはそれについての強い主張を欠いていました。」

これまでに発見された最小のブラックホールが私たちの太陽の質量の約4〜5倍であることを考えると、この新しく誕生したブラックホールは、知られている最小のブラックホールとして記録破りである可能性があります。そして、天文学者はその誕生を目撃しました。観測は継続され、X線信号が今後数か月から数年にわたって弱まり続ける場合、これがブラックホールである可能性はさらに高まります。

今それは興味深いです

これは「マルチメッセンジャー天文学」の最初の例であり、重力波信号と電磁信号(GRB)を組み合わせて、同じ天文学的な出来事を研究しました。これは、中性子星の衝突を直接調べて、それらが生成したGRBを測定できる科学の聖杯であり、これがこのイベントを非常に重要なものにしました。

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