宇宙全体で約75億光年離れたところにある瀕死の星が、これまでに見た中で最もエネルギーの高い光天文学者の一部を放出しました。そして、これらの軽い粒子、または光子は、天文学者がこれらの粒子がそのような極端なエネルギーにどのように押し上げられるかを理解するのを助けています。
天文学者たちは、ガンマ線バースト（GRB）と呼ばれるイベントを見ているときに、超高エネルギーの光子を発見しました。中性子星の衝突または大質量星の崩壊の結果であると考えられているが、ガンマ線バーストが突然現れ、時にはほんの一瞬だけ現れる。これらの一時的なバーストの1つは、太陽が生涯にわたって生成するよりも多くのエネルギーを放出する可能性があります。これらのイベントをキャッチすることは困難ですが、バーストの後に残光が続きます。残光からの光は薄暗いですが、長持ちするため、天文学者は詳細に測定できます。
2019年1月14日、そのようなガンマ線バーストの1つであるGRB 190114Cが、自動システムを介して2つの宇宙望遠鏡によって発見されました。地球上の天文学者は22秒以内に、地上の望遠鏡にイベント後の残光を測定するように指示しました。
「私たちは20年以上も探していました」主要大気ガンマ線画像チェレンコフ望遠鏡の広報担当者、Razmik Mirzoyan氏 (MAGIC）新しい研究に関する共同研究および共著者は、Live scienceに語った。彼らがこれを見つけることができたとミルゾヤンは言った、「単なる運ではなく、それはしつこいだけです。」
天文学的には、この出来事は比較的近く、天文学者は広い範囲の波長にわたって残光を測定することができました。次の10日間で、科学者は6つの衛星と15の地上望遠鏡からデータを収集し、電波から紫外線までの範囲の波長の放射線を検出しました。
バースト後の最初の数十秒からの測定値を分析すると、天文学者は数兆電子ボルトのエネルギーを持つ光子を発見しました。これは太陽から来る典型的な光子のエネルギーの数兆倍です。
超新星残骸などの他の天体物理学の源から、1兆電子ボルトを超えるエネルギーを持つ光子が以前に検出されていましたが、GRBに由来するものは知られていませんでした。
多波長データは、天文学者が粒子がどのようにエネルギーを与えられたかを確立するのを助けました。低エネルギーの光子は、放射光と呼ばれるプロセスで磁場の周りを渦巻く粒子によって放出されていました。対照的に、記録を破る超高エネルギー光子は、高エネルギー電子との衝突によって加速されました-科学者が逆コンプトン散乱と呼ぶメカニズムのバリエーション。調査結果はGRBに関する理論を確認し、天文学者がこれらの奇妙なバーストの物理学を理解するのに役立ちます。
「GRBが最初に発見されてから50年以上経ったが、その根本的な側面の多くは依然として謎のままである」とミルゾヤン氏は声明で述べた。 「GRB 190114Cからのガンマ線放出の発見は、GRB爆発が以前よりもさらに強力であることを示しています。」
天文学者はそのような超高エネルギーの光子を長い間探し求めてきましたが、GRB 190114Cは珍しいイベントではありませんでした。超高エネルギーガンマ線を検出するように設計されたMAGICや高エネルギー立体視システム（H.E.S.S.）などの望遠鏡と、初期GRBを検出する自動システムのおかげで、科学者は将来、このような超高エネルギー光子をより多く捉えることを期待しています。
「我々は超高エネルギー光子を発見する新しい時代に突入している」と新しい研究に関わっていなかったラスベガスのネバダ大学の宇宙物理学者、ビン・チャンは電子メールでLive Scienceに語った。 「高エネルギー体制では豊かな物理学が期待されているので、これらの観測は今後数年で確かに興奮をもたらすでしょう。」
新しい結果は、11月20日にジャーナルNatureに掲載されました。
