宇宙の居心地の良い家から遠く離れた場所で、星は私たちの想像をはるかに超えた暴力的で極端な行為を行っています。 中性子星は、巨大な星の信じられないほど密度の高い残骸であり、小さじ 1 杯の重さはエベレスト山と同じ重さです。 この衝突はブラック ホールを作成し、として知られている非常にエネルギッシュな閃光を放出します。 ガンマ線バースト (GRB).
天文学者は GRB に興味を持ってきました。 最初に発見された しかし、2 つの中性子星が衝突したときに何が起こるかについては、まだ理解すべきことがたくさんあります。 最近の新しい研究 雑誌に掲載されました 自然、GRBの古い観測における準周期振動（QPO）として知られる有用な信号を明らかにします。 QPO は、科学者が中性子星が衝突してからブラック ホールに崩壊するまでの短い時間を調査するための窓を提供します。 それらは、物質がどのように渦を巻き、融合して混ざり合っているかの指紋です.
以来、 2016年に重力波検出の出現、多くの天文学者は、中性子星との合体を調査することに焦点を当ててきました LIGOと同様の実験. しかし、現在の検出器は合体によって生成された重力波の一部しか感知できないため、これらの観測は全体像の半分を提供します。 現在失われているより高い周波数の波を検出するには、次のような新しいプロジェクトを数年、場合によっては数十年待たなければなりません。 アインシュタイン望遠鏡 オンラインになる。
この新しい研究は、ガンマ線を使用する既存の技術が、より高い周波数の波を生成する同じ物理学を調査するための代替手段になる可能性があることを示しています。 半規則的に繰り返される観測されたガンマ線の揺れである QPO は、合体の物理学に関する情報をエンコードします。 この研究の著者は、原因不明の QPO を生成した 2 つのイベントを分析しました。これらのイベントは、銀河内またはそれをはるかに超えて発生した可能性があります。
「私たちは、2 つの星の合体とガンマ線バーストの発射の間の一瞬に何が起こるかを見ています。 これらの信号が今から約 10 年から 15 年後に重力波でしか検出されなくなることは、ほとんど苛立たしいことです」と筆頭著者は述べています。 セシリア・チレンティ、研究科学者 NASA ゴダード宇宙飛行センター そしてメリーランド大学。 「でも私はせっかちで、待ちたくないんです！ 私たちがそれらを探し始め、そこから学び始めることができるのはエキサイティングなことです 今 ガンマ線を使って！」
[Related: Why are big neutron stars like Tootsie Pops?]
2 つの中性子星の衝突は、これらの奇妙で死んだオーブの物理学を調査するための優れた実験室です。 それらの最終的な運命は、高エネルギー物理学における重要な未知数に依存しています。それは、中性子星の構成要素と、その物質がどのように動き、流れ、周囲の世界と相互作用するかを説明する方程式です。
「中性子星の核にある物質は、地球上の研究所を含め、宇宙のどこにも見られない状態で存在します」と、 コール・ミラー、メリーランド大学の天文学者であり、研究の共著者。 「中性子星の特性を測定することで、他の方法ではアクセスできない物理領域への洞察を得ることができます。」
QPO を探すために、研究チームは複数の NASA 宇宙望遠鏡からのデータのアーカイブを調査しました。 フェルミガンマ線宇宙望遠鏡、 スイフト天文台、 そしてその コンプトンガンマ線天文台. これらの GRB は何年も前 (早くも 1990 年代) に特定されましたが、GRB 信号の非常に複雑なため、これまでこれらの QPO 信号は天文学者から隠されてきました。 「私の同僚の 1 人は、『ガンマ線バーストを 1 回見たことがあるなら、ガンマ線バーストを 1 回見たことがある』と皮肉を込めて言いました」と Miller は言います。 「これにより、何らかの振動のシグナルがあるのか、それとも単に GRB が GRB であるのかを判断するのが難しくなります。」
[Related: Black holes can gobble up neutron stars whole]
どちらのイベントでも、QPO は、ブラック ホールに崩壊する前にメガサイズの中性子星が形成された可能性があることを示唆しています。 イタイ・リナイこの研究には関与していないコロンビアとプリンストンの天文学者は、ブラック ホールがすぐに形成されるのか、それとも中性子星が GRB 中にブラック ホールに崩壊する前にほんの一瞬だけ現れるのかは一般的にはまだ不明であると述べていますが、これらの意見には同意しています。新しい信号は、「急速に回転する中性子星の残骸の結果である可能性があります。」
これらのガンマ線信号の検出により、天文学者は宇宙で最も奇妙で最もワイルドな現象のいくつかを探索するための新しいツールを手に入れました。 探索すべき古いデータの宝庫があるため、チームは現在、このツールを使用して、これらの興味深い合併の例をさらに見つけたいと考えています。