画像クレジット：ESO
2003年3月29日、NASAのHigh Energy Transient Explorerは、ガンマ線の明るいバーストを検出し、その直後に世界中の望遠鏡が物体に焦点を合わせました。現在はGRB 030329と呼ばれ、測定距離は26億光年です。爆発の残光を測定することにより、天文学者はそれが超新星のスペクトル、つまり私たちの太陽より少なくとも25倍大きい、非常に大きな星の爆発に一致することに気付きました。スペクトルを一致させることにより、天文学者はガンマ線バーストと非常に大きな星の爆発の間にいくつかの関連があるという説得力のある証拠を持っています。
2003年3月29日に、NASAの高エネルギートランジェントエクスプローラー（HETE-II）によって、星座レオ内の空の領域で、非常に明るいガンマ線のバーストが観測されました。
90分以内に、サイディングスプリング天文台（オーストラリア）と日本でも、40インチ望遠鏡によって同じ方向に新しい非常に明るい光源（「光学残照」）が検出されました。日付によると、ガンマ線バーストはGRB 030329と指定されました。
そして24時間以内に、この新しいオブジェクトの最初の非常に詳細なスペクトルが、ESOパラナル天文台（チリ）の8.2 m VLT KUEYEN望遠鏡のUVES高分散分光器によって取得されました。距離を約26億5000万光年（赤方偏移0.1685）と決定することができました。
翌月の間、VLTでFORS1およびFORS2マルチモード装置を使用して継続的に観測したことにより、天文学者の国際チーム[1]は、このガンマ線バーストの光学的残光のスペクトルの変化をかつてないほど詳細に文書化できました。彼らの詳細なレポートは、研究誌「ネイチャー」の6月19日号に掲載されています。
スペクトルは、知られている最もエネルギーの高いクラス、「超新星」の超新星スペクトルの漸進的かつ明確な出現を示しています。これは、非常に重い星の爆発によって引き起こされます。おそらく太陽の25倍以上重いです。測定された膨張速度（30,000 km /秒を超える）と解放された合計エネルギーは、超新星クラスの中でも非常に高かった。
より近くの超新星との比較から、天文学者は恒星の爆発の瞬間を正確に修正することができます。ガンマ線バーストのプラス/マイナス2日の間隔内であることがわかります。このユニークな結論は、2つのイベントが直接関連しているという説得力のある証拠を提供します。
したがって、これらの観測は、超新星爆発の背後にある一般的な物理的プロセスと、それに伴う強いガンマ線放射の放出を示しています。チームは、高度に発達した星（「コラプサー」モデルとして知られている）の内部領域のほぼ瞬時の非対称的な崩壊が原因である可能性が高いと結論付けています。
3月29日のガンマ線バーストは、珍しい「タイプ定義イベント」として宇宙物理学の記録に移り、宇宙のガンマ線バーストと非常に大規模な星の爆発との間の直接的なつながりの決定的な証拠を提供します。
ガンマ線バーストとは何ですか？
天体物理学の現在最も活発な分野の1つは、「ガンマ線バースト（GRB）」として知られている劇的なイベントの研究です。これらは1960年代後半に、核実験の監視と検出のために打ち上げられた、搭載された周回軌道衛星の高感度機器によって最初に検出されました。地球上ではなく、宇宙から遠く離れた場所で発生した、これらのエネルギッシュなガンマ線の短い閃光は、1秒未満から数分続きます。
主要な観測努力にもかかわらず、これらのイベントのいくつかの場所をある程度正確に特定することが可能になったのは、過去6年以内にのみです。 1997年の初め以来、さまざまなX線衛星観測所による関連するX線放射の比較的正確な位置観測の非常に貴重な助けにより、天文学者はこれまで、GRBに関連する約50の短寿命の光源（「光学残照」）を特定しました。 ）。
ほとんどのGRBは、非常に大きな（「宇宙論的」）距離にあることがわかっています。これは、そのようなイベント中に数秒で放出されるエネルギーが、1億万年以上の全寿命の間、太陽のエネルギーよりも大きいことを意味します。 GRBは、宇宙で知られているビッグバン以来、実際に最も強力なイベントです。 ESO PR 08/99およびESO PR 20/00。
過去数年の間に、GRBが巨大な星の崩壊の合図であるという状況証拠が高まりました。これはもともと、異常なガンマ線バーストと超新星との関連の可能性に基づいていました（「SN 1998bw」、ESO望遠鏡でも発見されました。ESOPR 15/98を参照）。それ以来、より多くの手がかりが浮上してきました。GRBと遠方の銀河での大規模な星形成の領域との関連付け、いくつかの以前のバーストの光学的残光における超新星のような光曲線の「バンプ」の証拠、そして新たに合成された要素からのスペクトルシグネチャなど、X線観測所によって観察された。
GRB 030329のVLT観測
2003年3月29日（正確には11：37：14.67時間UT）に、NASAの高エネルギー過渡現象エクスプローラ（HETE-II）は、非常に明るいガンマ線バーストを検出しました。サイディングスプリング天文台（オーストラリア）の40インチ望遠鏡による「光学残光」の特定に続いて、バーストの赤方偏移[3]は、米国でのUVES分光器で得られた高分散スペクトルにより、0.1685と決定されました。 ESOパラナル天文台（チリ）にある8.2 mのVLTキューアイ望遠鏡。
対応する距離は約26億5000万光年です。これはこれまでに検出された最も近い通常のGRBであり、1960年代後半に最初のGRBが発見されて以来提案されてきた多くの仮説とモデルをテストするための待望の機会を提供します。
この特定の目的で、ESOを主導する天文学者のチーム[1]は、ESO超大型望遠鏡（VLT）で他の2つの強力な機器であるマルチモードFORS1およびFORS2カメラ/分光器に目を向けました。 2003年5月1日までの1か月間で、フェージングオブジェクトのスペクトルが定期的に取得され、リモートオブジェクトの物理的な変化を卓越した詳細で記録する独自の観測データセットが確保されました。
ハイパーノヴァ接続
これらのスペクトルの注意深い研究に基づいて、天文学者は現在、6月19日木曜日に国際ジャーナル「Nature」に掲載された研究論文でGRB 030329イベントの解釈を発表しています。 2003年3月29日のガンマ線バースト」、デンマークの天文学者イェンスヒョルス率いる17の研究機関から27人以上の著者、GRBと「超新星」爆発の直接の関係の現在の反駁できない証拠があると結論付けています。巨大で高度に進化した星。
これは、時間の経過とともに超新星タイプのスペクトルの段階的な「出現」に基づいており、非常に激しい星の爆発を明らかにしています。速度が30,000 km /秒をはるかに超える（つまり、光速の10％を超える）と、噴出された物質は記録的な速度で動いており、爆発の莫大な力を証明しています。
超新星はまれな出来事であり、いわゆる「ウルフ・レイエット」型の星の爆発によって引き起こされる可能性があります[4]。これらのWRスターは、もともと25を超える太陽質量で形成され、ほとんどが水素で構成されていました。現在、それらの外層を取り除いた彼らのWRフェーズでは、それらはほとんど純粋にヘリウム、酸素、およびそれらの短寿命の前のフェーズ中に激しい核燃焼によって生成されたより重い元素で構成されています。
「私たちはこれを長い間待っていました」とJens Hjorth氏は言います。「このGRBは本当に足りない情報を与えてくれました。これらの非常に詳細なスペクトルから、このバースト、そしておそらく他の長いガンマ線バーストが、巨大な星のコア崩壊を通じて作成されていることを確認できます。他の主要な理論のほとんどは、今ではありそうもありません。」
「型定義イベント」
彼の同僚であるESO天文学者のパレミラーも同様に満足しています：「最初に本当に私たちを獲得したのは、GRBが最初に観測されてからわずか4日後に最初のFORSスペクトルですでに超新星のシグネチャを明確に検出したという事実でした–私たちはそれをまったく期待していませんでした。ますます多くのデータを取得するにつれて、スペクトルの進化が1998年に見られた超新星のそれとほぼ完全に同じであることに気付きました。2つの類似性により、現在の超新星イベントの非常に正確なタイミングを確立できました。
天文学者たちは、VLTスペクトルで記録された超新星爆発（SN 2003dh [2]と指定）とHETE-IIで観測されたGRBイベントがほぼ同時に発生したに違いないと判断しました。さらに洗練されることを条件として、最大で2日間の差があるため、2つが因果関係にあることは間違いありません。
「超新星1998bwは私たちの食欲を刺激しましたが、自信を持って言えるまでにさらに5年かかりました。GRBとSNeの間の関連を釘付けにする喫煙銃を見つけました」とNASAのクリッサコウベリオトゥ氏は付け加えます。 「GRB 030329は、GRBのある種の「ミッシングリンク」になる可能性があります。」
結論として、GRB 030329は、高エネルギー天体物理学の分岐点として記録されるまれな「タイプ定義」イベントでした。
3月29日（または26億5000万年前）に実際に何が起こりましたか？
これは、天文学者が読んでいるGRB 030329の完全なストーリーです。
この爆発の何千年も前に、水素燃料を使い果たした非常に巨大な星が、その外殻の大部分を解き放ち、青みがかったWolf-Rayet星に変身しました[3]。星の残骸には、約10個の太陽質量に相当するヘリウム、酸素、およびより重い元素が含まれていました。
爆発の数年前、Wolf-Rayetスターは急速に残りの燃料を使い果たしました。ある瞬間、これが突然、超新星/ガンマ線バーストイベントをトリガーしました。星の外側の部分を知らずにコアが崩壊しました。内部に形成されたブラックホール。降着物の円盤に囲まれています。数秒以内に、物質の噴流がそのブラックホールから離れて発射されました。
ジェットは星の外殻を通過し、新たに形成された放射性ニッケル56の激しい風と共に内部のディスクを吹き飛ばし、星を粉砕しました。この粉々になった超新星は、ニッケルの存在により明るく輝いています。その間、ジェットは星の近くで物質に侵入し、ガンマ線バーストを作り出しました。それは、約26億5,000万年後に地球上の天文学者によって記録されました。ガンマ線の生成の詳細なメカニズムは未だ議論の余地がありますが、それはジェットと以前に星から放出された物質との間の相互作用、またはジェット自体の内部の衝突に関連しています。
このシナリオは、1993年にアメリカの天文学者であるスタンウースリー（カリフォルニア大学サンタクルーズ）が現在のチームのメンバーとして導入した「collapsar」モデルを表しており、GRB 030329の観測結果を最もよく説明しています。
「これは、ガンマ線バーストの謎が解けたことを意味するものではありません」とWoosleyは言います。 「ロングバーストにはコアの崩壊と超新星が含まれており、ブラックホールが発生していると確信しています。私たちはほとんどの懐疑論者を納得させました。しかし、2秒未満の短いガンマ線バーストの原因についてはまだ結論に達していません。」
元のソース：ESOニュースリリース
