昨年の中性子星の合併から爆発した超高速ジェット材料

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2017年8月、レーザー干渉計重力波天文台（LIGO）が中性子星の合併によって引き起こされたと考えられている波を検出しました。 GW170817として知られるこの「キロノバ」イベントは、可視光線、ガンマ線、X線、および電波を含む重力波と電磁波の両方で検出された最初の天文イベントでした。

合併後の数か月間、世界中の周回望遠鏡と地上望遠鏡がGW170817を観察し、その結果を確認しました。天文学者の国際チームによる新しい研究によると、この合併により、物質の狭い噴流が生成され、光速に近づく速度で星間空間に進入しました。

「中性子星合体GW170817における相対論的ジェットの超光速運動」と題された彼らの発見を説明する研究は、最近ジャーナルに掲載されました 自然。 この研究は、CaltechのJansky Research FellowであるKunal MooleyとNational Radio Astronomy Observatory（NRAO）が主導しました。 OzGravおよびSwinburne Univeristy’s Center for Astrophysics and SupercomputingのAdam Deller。テルアビブ大学の博士課程の学生であるOre Gottlieb。

彼らには、NRAO、カリフォルニア工科大学（Caltech）、オンサラ宇宙天文台、エルサレムのヘブライ大学、テキサス工科大学、プリンストン大学のメンバーが加わりました。チームは調査のために、NSFの非常に長いベースラインアレイ（VLBA）、カールG.ヤンスキーの非常に大きなアレイ（VLA）、およびロバートC.バードグリーンバンク望遠鏡（GBT）のデータを組み合わせました。

このデータを使用して、彼らは合併に関する長年の謎を解き明かすことができました。それは、その極から流れる物質の噴流を生み出したかどうかでした。中性子と星のペアの融合によって引き起こされると考えられているガンマ線バーストを生成するためにそのようなジェットが必要とされるので、科学者はこれが事実であると疑いました。

合併から75日後にオブジェクトを観察した後、230日後に再び、チームは合併からの電波放射の領域が信じられないほどの速度で動いていることを発見しました。これらの観察は、強力なジェットの存在によってのみ説明できます。ムーリー博士がNRAOのプレスリリースで説明したように：

「私たちは、光より4倍速い見かけの動きを測定しました。超光速運動と呼ばれるその錯覚は、ジェットが地球にほぼ向けられ、ジェット内の物質が光速に近づいているときに発生します。」

「私たちの分析に基づくと、このジェットは非常に狭く、幅が最大5度で、地球の方向から20度しか離れていない可能性が高いです」とAdam Deller氏は付け加えました。「しかし、私たちの観察と一致させるには、ジェット内の材料も光速の97％以上で外側に向かってブラストする必要があります。」

この新しいデータから、キロノバイベントの後に何が起こったかを説明する新しいシナリオが現れました。本質的に、合併は破片の球形の殻を外側に推進する爆発を引き起こしました。一方、融合した中性子星は崩壊してブラックホールを形成し、ブラックホールに向かって物質を引き寄せ始めました。これにより、ブラックホールの周りで急速に回転するディスクに材料が落下し、ポールから外側に向けて2組のジェットが発射されました。

CaltechのGregg Hallinanが指摘したように、ジェットの配置は非常に幸運でした。「ジェットが地球からはるかに遠くに向けられていたとしたら、電波の放射が弱すぎて検出できなかったので、この出来事を観察できて幸運でした」と彼は言った。

これらの最新の観測からのデータは、ジェットが破片の殻と相互作用しており、ジェットよりもゆっくりと外側に膨張する材料の「繭」を形成していることも示しました。これは、検出された電波源が繭との相互作用の結果なのか、物質のジェットから来た結果なのかという別の謎を解決するのに役立ちました。 Ore Gottliebが説明したように：

「私たちの解釈は、繭が合併後約60日まで電波放射を支配し、その後、放射がジェット支配されたと解釈されています。」