2017年、LIGO（レーザー干渉計重力波観測所）と乙女座は、2つの中性子星の合体から発生する重力波を検出しました。彼らはその信号をGW170817と名付けました。 NASAのフェルミ衛星がそれを検出してから2秒後に、GRB170817Aという名前のガンマ線バースト（GRB）を検出しました。数分以内に、世界中の望遠鏡と天文台がこのイベントに磨きをかけました。
ハッブル宇宙望遠鏡は、この2つの中性子星の合体の歴史的な発見に役割を果たしました。 2017年12月から、ハッブルはこの合併からの可視光を検出し、翌年には同じ場所で10倍以上強力な鏡を回しました。結果？
このイベントの残光の最も深いイメージと、科学的な詳細がぎっしり詰まった1つ。
「これは私たちがこれまでにこのイベントで目にした最も深い露出です」と研究を率いたノースウェスタンのウェンファイフォンは言った。 「画像が深いほど、より多くの情報を得ることができます。」
合併の残光の深いイメージを提供する以外に、ハッブルは、合併自体の予期しない秘密、それが生成したジェット、および短いガンマ線バーストの性質の詳細も明らかにしました。
多くの科学者にとって、GW170817はこれまでのLIGOの最も重要な発見です。この発見は、2017年の雑誌ScienceからBreakthrough of the Year Awardを受賞しました。 2つの中性子星間の衝突または合体について多くの話題が寄せられましたが、天体物理学者が1つを観測できたのはこれが初めてでした。彼らはまた、電磁波と重力波の両方でそれを観察したので、それはプレスリリースで述べているように、これらの2つの形態の放射線の間の最初の「マルチメッセンジャー観察」でもありました。
これを実現したのは部分的な状況です。 GW170817は天文学的に地球に非常に近いです。楕円銀河NGC 4993で1億4,000万光年しか離れていません。それは明るく、見つけやすかったです。
2つの中性子星の衝突によりキロノバが発生しました。 2つの中性子星がこのように合体したとき、または中性子星とブラックホールが合流したときに発生します。キロノバは、古典的な新星よりも約1000倍明るいです。これは、白色矮星とその伴星が結合するときに、連星系で発生します。キロノバの極端な明るさは、金を含む合併後に形成される重元素によって引き起こされます。
合併により、ほぼ光速で移動する物質の噴流が発生し、残光が見えにくくなりました。ジェット機が周囲の素材に激突して合併が非常に明るく見やすいものになっているにもかかわらず、イベントの残光を覆い隠しています。残光を見るには、天体物理学者は辛抱強くならなければなりませんでした。
「残光を見るには、キロノバが邪魔にならないように移動しなければなりませんでした」とフォンは語った。 「案の定、合併から約100日後、キロノバは衰退し、残照が引き継がれました。残光は非常にかすかでしたが、最も敏感な望遠鏡に任せて残しました。」
そこで登場したのがハッブル宇宙望遠鏡です。2017年12月、ハッブル宇宙望遠鏡は合併後の残光からの可視光を見ました。それから2019年3月まで、ハッブルは残光をさらに10回再訪しました。最終的な画像は、最も深いものであり、7.5時間にわたって合併が発生した場所を見渡す由緒ある空間「スコープ」がありました。この画像から、天体物理学者は、2つの中性子星が合体してから584日後に、可視光がようやく消えたことを知っていました。
イベントの残光がカギで、かすかでした。それを見て研究するために、研究の背後にあるチームは周囲の銀河NGC 4993から光を取り除かなければなりませんでした。 。
「残光からの光を正確に測定するには、他のすべての光を取り除く必要があります」とCIERAのポスドク研究員で研究の2番目の著者であるピーターブランチャードは言いました。 「最大の原因は、構造が非常に複雑な銀河からの軽い汚染です。」
しかし、彼らは今、残光の10個のハッブル画像を処理するために持っていました。これらの画像では、キロノバは消え、残光だけが残っていました。最終的な画像では、残光もなくなりました。彼らは最終画像を残光の他の10枚の画像に重ね、アルゴリズムを使用して、残光を示す以前のハッブル画像からすべての光を細心の注意を払って除去しました。ピクセルごと。
結局、彼らは銀河からの汚染なしに残光だけを示す、時間の経過に伴う一連の画像を持っていました。画像はモデル化された予測と一致しており、イベントの残光の最も正確な時系列の画像でもあります。
「明るさの進化は、ジェットの理論モデルと完全に一致しています」とフォン氏は語った。 「それはまた、ラジオとX線が私たちに伝えていることと完全に一致します。」
それで、彼らはこれらの画像で何を見つけましたか？
まず、中性子星が合流した領域にはクラスターが密集しておらず、これまでの研究で予測されていたことが当てはまります。
「以前の研究では、中性子星のペアが球状星団の密集した環境内で形成され、合体する可能性があることを示唆しています」とフォン氏は述べた。 「私たちの観察によると、この中性子星の合併は明らかにそうではありません。」
フォン氏はまた、この作品がガンマ線バーストに光を当てたと考えている。彼女は、それらの遠い爆発は実際にはGW170817のような中性子星の合併であると考えています。 Fongによれば、それらはすべて相対論的なジェットを生み出します。それは、彼らが異なる角度から見られているということだけです。
天体物理学者は通常、これらのジェットをGW170817とは異なる角度からガンマ線バーストから見、通常正面を向いています。しかし、GW170817は30度の角度から見られました。これは、これまで光学ライトでは見られなかったものです。
「GW170817は、ジェットを「軸外」で見ることができたのは初めてです」とフォン氏は語った。 「新しい時系列は、GW170817と遠い短いガンマ線バーストの主な違いが視野角であることを示しています。」
これらの結果をまとめた論文は、今月の天体物理学ジャーナルレターに掲載される予定です。 「GW170817の光学残照：軸外構造化ジェットと球状星団の起源に対する深い制約」と題されています。上記のarxiv.orgのリンクで閲覧できます。
もっと：
- 研究論文：GW170817の光学的残光：球状星団の起源に対する軸外構造化ジェットと深い制約
- プレスリリース：アフターグローは中性子星衝突の性質、起源に光を当てます
- リーゴ/乙女座：マルチメッセンジャーの天体物理学の夜明け：連星中性星の合併の観測
