暗いガンマ線バースターに光を当てる

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ダークガンマ線バーストGRB020819。画像クレジット:ケック。拡大するにはクリックしてください。
宇宙について私たちが知っている事実上すべてのものが、光の媒介を通して私たちのところにやって来ます。物質とは異なり、光は宇宙を超えて私たちの楽器までの長い距離を移動するのに非常に適しています。ただし、ほとんどの天文現象は永続的で再現可能です。長期的な観察のために「ぶらぶら」したり、定期的に「戻って来たり」することに頼ることができます。しかし、これは、ガンマ線バースト(GRB)の場合はそうではありません。不思議なほど高いエネルギーレベルで光子(およびサブ原子粒子)を過給する神秘的な宇宙現象です。

最初に検出された天体GRBは、1967年の核兵器条約の監視中に発生しました。そのイベントは、その地球外起源が確認されるまで何年もの分析を必要としました。この発見後、惑星間ネットワーク(IPN)内のさまざまな宇宙探査機に配置された検出器を使用して、基本的な三角測量法が導入されました。そのような方法は、非常に多くの計算を必要とし、地球ベースの機器を使用した即時の追跡を不可能にしました。遅延があったにも関わらず、何百ものガンマ線源がカタログ化されました。今日でも、インターネットを使用していても、IPNタイプの検出アプローチを使用して応答するには数日かかります。

NASAが「グレートオブザーバトリーズ」プログラムの一環としてスペースシャトルアトランティスを使用してスペースにコンプトンガンマ線天文台(CGRO)を設置した1991年に、これらすべてが変化し始めました。空をスキャンしてから4か月以内に、CGROは、宇宙がほぼ毎日、散発的で広範囲に分布するガンマ線発作を経験したことを天文学者に明らかにしました。時空の深淵。

しかし、CGROには主な制限が1つありました。CGROはガンマ線を検出し、天文学者にすばやく警告することができましたが、そのようなイベントが宇宙でどこで発生したかについては特に正確ではありませんでした。この大きな「エラーサークル」のために、天文学者はそのようなイベントの「残光」の可視光を見つけることができませんでした。この制限にもかかわらず、CGROは、超新星、パルサー、ブラックホール、クエーサー、さらには地球自体を含む、何百もの連続的、周期的、および一時的なガンマ線源を検出し続けました。一方、CGROはまた、疑いのない何かを発見しました-特定のパルサーは可視光線を伴わずにガンマ線の狭帯域送信機として機能しました-そしてそこに天文学者の「暗い」GRBの最初の感覚がありました。

今日、私たちは「暗いパルサー」だけが宇宙の「暗い」ガンマ線の発生源ではないことを知っています。天文学者は、エピソード(1回限り)のGRBの一部も可視光が低いと判断しており、異常な説明がつかない人にくすぐられるように、理由を知りたがっています。実際、GRBは非常にユニークであるため、「GRBを1つ見たとき、GRBを1つ見た」と愛好家によく聞かれることがあります。

GRB残光の光学的検出を簡素化した最初の衛星はBeppoSAXでした。 BeppoSAXは、1990年代半ばにイタリア宇宙庁によって開発され、1996年4月30日にカナベラル岬から打ち上げられ、2002年までX線放出源の検出と特定を続けていました。BeppoSaxのエラーサークルは、光学天文学者が多くのGRBを迅速に追跡できるほど小さい地球ベースの機器を使用して可視光で詳細に研究するための残光。

2003年4月29日、BeppoSAXは地球の大気圏に再び突入しましたが、このときまでにNASAの交換機(HETE-2、High Energy Transient Explorer-2)は、低地球軌道のステーションにすでに数年ありました。 HETE-2の計測器(1996年に最初のインカネーションHETEがペガサスロケットの第3ステージから分離できなかった)は、X線検出の範囲を拡大し、さらに狭いエラーサークルを提供しました。 GRB残光の検索。

2年と数ヶ月後(2002年8月19日、月曜日)HETE-2は、星座の魚座の頭の近くのどこかで強力なガンマ線源が検出されたため、ベルとホイッスルを発しました。そのイベント(GRB 020819と指定)により、一連の天文台が、イベントの発生場所を特定し、それを引き起こしている現象を理解するために、高周波、近赤外線、および可視光のフォトンのキャプチャを開始しました。

2005年5月2日に発行された国際的な調査チーム(ニールスボーア研究所のポールヤコブソン、コペンハーゲンデンマーク、この記事を証明した)が4時間以内に発行した論文「The Radio Afterglow and Host Galaxy of the Dark GRB 020819」オーストラリアのサイディングスプリング天文台(SSO)の1メートル望遠鏡が、月の見かけの直径の1/7未満の領域に向けられたことを検出しました。 13時間後、少し大きくなった2番目の機器–マウント山にある1.5メートルのP60ユニット。パロマー–追跡にも参加しました。マグニチュード22と同じくらいかすかに光を捕らえたにも関わらず、どちらの器具もその領域の領域で異常なものを捕らえませんでした。しかし、大きくて非常にフォトジェニックな19.5等級の正面を向いた縞模様の渦巻銀河は、彼らの計器の中にうまく収まりました。

15日後、ハワイのマウナケアにある10メートルのケックESI装置は、同じ領域を青色と赤色の光で26.9等級まで撮像しました。この光学的深さで、はっきりとした24等級の「ブロブ」(HII星形成領域であると思われる)が、渦巻銀河の北3アーク秒に見られました。さらに何かを検出するための最後の試みが2003年1月1日に行われました-再びケック10メートルを使用しました。 GRB 020819の領域から発せられる光学的光に変化は見られませんでした。これらすべてから、HETE-2によって検出されたガンマ線バーストに134日ほど前に目に見える残光が伴わないことが確認されました。調査チームは「ダークガンマ線バースター」を持っていました。後で、それが一体何であるかを正確に把握するタスクが来るでしょう–または少なくともそうではなかった…

光学検査と近赤外線検査のサイクルを通して定期的に、バーストの領域を電波周波数で監視しました。 VLA(Very Large Array –ニューメキシコ州ソコロの50マイル西に位置するY字型に構成された27メートルの25メートルの皿で構成される)を使用して、チームは8.48 Ghzの放射の減少する軌跡を捉え、その場所を特定しました。

GRB 020819からの最初の電波は、HETE-2警報の1.75日後に収集されました。 157日目までに、RFエネルギーレベルは、線源が信頼できなくなったポイントまで平坦化しました。しかし、この時までに、その場所は、これまで未知の渦巻銀河の中心から北に3秒角の「ブロブ」に特定されていました。残念なことに–かすかなため–ブロブ自体までの距離を分光学的に決定することはできませんでした–しかし、銀河は6.2 BLYほど離れており、ソースとの関係に関して「高い信頼」を享受していることがわかりました。

そのような調査の結果、天文学者は現在、紫外、可視、近赤外光などの中間周波数をほぼ完全にスキップしながら、高エネルギー光子と低エネルギー光子の大量のフラックスをもたらす大変動イベントのクラスについてますます学習しています。これを説明できるものはありますか?

GRB 020819からの学習に基づいて、チームは、GRBがどのように暗くなるかについて3つの火球ショックモデルを調査しました。 3つ(均一な媒体への高エネルギーガスの均一な膨張、層状媒体への均一な膨張、およびいずれかのタイプの媒体を透過するコリメートジェット)のうち、GRB 020819の動作に対する最適な適合は、高エネルギーガスの均一な膨張でした。他のガスの均質な媒体へ(1998年に宇宙物理学者R. Sariらによって最初に提案されたモデル)。この等方性拡張モデルの利点は、(調査チームの言葉では)可視光が存在しないことを説明するために「適度な量の消光のみを呼び出さなければならない」ということです。

暗いGRBに関連する可能性のあるシナリオの範囲を狭めることに加えて、チームは「比較的近くのバーストであるGRB 020819は、HETE-2を使用して(2分の弧を使用して)報告されたOAはありません。これは、ダークバーストの割合が以前に提案された値よりもはるかに低く、おそらく10%であるという最近の命題を支持します。」

ジェフバーバー脚本の作品

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