1967年に、NASAの科学者たちは、深宇宙からやって来る前に見たことのないことに気づきました。 「ヴェラインシデント」として知られるようになったものでは、複数の衛星が非常に明るいガンマ線バースト（GRB）を記録し、それが銀河全体を一時的に超えました。彼らの驚くべきパワーと短命の性質を考えると、天文学者はこれらのバーストがどのようにそしてなぜ起こるかを熱心に決定してきました。
何十年にもわたる観測により、これらの爆発は大規模な星が超新星になったときに発生するという結論に至りましたが、天文学者は、なぜそれが他のケースではなくなぜ発生したのかまだ不明でした。ウォリック大学のチームによる新しい研究のおかげで、GRBを生成するための鍵はバイナリスターシステムにあるようです。つまり、宇宙で最も明るい爆発を生成するには、星にコンパニオンが必要です。
発見を担当した研究チームは、Ashley Chrimes – Ph.D.ウォリック大学物理学部の学生。彼らの研究のために、チームは長時間のGRBに関する中心的な謎に取り組みました。これは、観測されている種類の爆発を生成するのに十分な速さで星をスピンアップできる方法です。
簡単に言うと、GRBは、巨大な星（太陽のサイズの約10倍）が超新星になり、中性子星またはブラックホールに崩壊するときに発生します。その過程で、星の外層が吹き飛ばされ、噴出された材料が新たに形成された残骸の周りのディスクに平らになり、角運動量を保存します。この物質が内側に落ちるとき、この勢いは、極から発するジェットの形でそれを発射します。
これらの物質は、光の速度を閉じるために加速される方法から、「相対論的ジェット」として知られています。 GRBは宇宙で最も明るいイベントですが、極軸の1つが私たちに直接向けられている場合にのみ地球から観測できます。つまり、天文学者はそれらの10〜20％しか見ることができません。彼らはまた、天文現象が進むにつれ、非常に簡潔になり、数分の1秒から数分まで続きます。
さらに、光の速度に近い速度で極軸に沿って物質を発射するには、星が非常に速く回転している必要があります。星は通常、非常に速く獲得したスピンを失うため、これは天文学者にとって難問です。これらの未解決の問題に対処するために、チームは恒星進化モデルのコレクションを利用して、巨大な星が崩壊するときの挙動を調べました。
これらのモデルは、ウォリック大学の研究者の支援を得て、ニュージーランドのオークランド大学のJan J. Eldridge博士によって作成されました。科学者たちは、バイナリポピュレーション合成と呼ばれる手法と組み合わせて、何千もの星系のポピュレーションをシミュレーションして、GRBを生成するまれな爆発が発生するメカニズムを特定しました。
このことから、研究者たちは、いくつかの崩壊する星から相対論的ジェットを形成させる要因を制限することができました。彼らが発見したのは、地球と月の間で起こるものと同様の潮汐効果が唯一のありそうな説明であるということでした。言い換えると、長期のGRBは、恒星がそれらのスピンでロックされている連星系で発生し、その回転を加速する強力な潮汐効果を生み出します。
Chrimesが最近のWarwickのプレスリリースで説明したように、
「私たちは、宇宙で最大の爆発であるガンマ線バーストを生成する星やシステムの種類を予測しています。これまでのところ、その結果を生成するためにどのような種類の星や連星系が必要かは不明でした。
“問題は、星がどのようにして回転を始めるか、または時間の経過とともにその回転を維持するかです。星の潮のパートナーへの影響により、星の減速が止まり、場合によっては、それらが回転していることがわかりました。彼らは仲間から回転エネルギーを盗んでおり、その結果、彼らはさらに遠くに漂います。
“私たちが決定したことは、大部分の星がバイナリシステムであるため、高速で回転しているということです。」
エリザベススタンウェイ博士-ウォリック大学物理学部の研究者であり、この研究の共著者である-が指摘したように、バイナリーの進化は天文学者にとってほとんど新しいものではありません。ただし、Chrimes氏とその同僚が行った計算は、計算が複雑なため、これまでに行われたことがありません。したがって、この研究は、バイナリモデル内で機能する物理メカニズムを最初に検討したものです。
「ガンマ線バーストを生成する星の金属性についても大きなジレンマがありました」と彼女は言った。 「私たちは天文学者として、星の組成を測定し、ガンマ線バーストの支配的な経路は、星の大気中に非常に少ない鉄原子または他の重元素を必要とします。ガンマ線バーストを生み出す星々にさまざまな組成が見られる理由については謎があり、このモデルは説明を提供しています。」
この最新の研究とそれがバイナリ進化で提供する結果のモデルのおかげで、天文学者は、GRB生成星が温度、光度、およびそれらの伴星の特性の点でどのように見えるかを予測できます。将来に目を向けると、チャイムズとその同僚は、天文学者にとって謎のままである一過性の現象を探索し、モデル化することを望んでいます。
これらには、Fast Radio Burst（FRB）とその原因（特に繰り返しの変化）や、星のブラックホールへの変換などのまれなイベントが含まれます。彼らの発見を説明する研究は、1月号に掲載されました 王立天文学会の月次通知 そして、英国研究革新の科学技術施設評議会から資金提供を受けました。
