初めて記録されたガンマ線バーストからの電波放射の偏光

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ビデオ: 第104回 京都大学丸の内セミナー「重力波天体からのガンマ線バースト」井岡邦仁 (基礎物理学研究所 教授)2019年3月1日 2022, 12月
初めて記録されたガンマ線バーストからの電波放射の偏光
初めて記録されたガンマ線バーストからの電波放射の偏光
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アーティストが見たガンマ線バースト。中央の白い雲は後方衝撃波に対応しています。

ALMA望遠鏡アレイにより、天文学者は、宇宙で最も明るいイベントの1つであるガンマ線バーストの残光を無線周波数範囲で詳細に研究することができました。科学者たちは、付随する電波放射の偏光を初めて測定することができました。データは、この放射が後方衝撃波によって生成され、高エネルギー部分がメインによって放出されることを示しており、偏波の時間的変化により、ソース内の大規模な磁場の存在を排除することができます。科学者はアストロフィジカルジャーナルレターに書いています。

ガンマ線バーストは、観測可能な宇宙で最も明るい電磁イベントです。平均して約1秒続きますが、数十ミリ秒から数時間発生します。それらは、ハードガンマ線の最初のバーストと、X線からラジオまでの他の帯域でのその後の長い残光で構成されています。それらは、核兵器実験を追跡するように設計されたアメリカの衛星によって1960年代後半に最初に記録されました。

現時点では、ガンマ線バーストの性質は完全には明らかではありませんが、このスコアには、通常、さまざまなタイプの超新星や中性子星の合体に関連するいくつかの仮説があります。この種のすべての既知のイベントは、遠方の銀河で発生しました。これは、それらの並外れた力と希少性を示しています。ガンマ線バーストの放出は対称的に発せられるのではなく、狭いフラックスの形で発せられると想定されています。この場合、地球に向けられたこの種の近くのイベント(たとえば天の川)は、生命のない砂漠に変わるまでの表面の状態に大きな影響を与える可能性があります。

理論的概念によれば、ガンマ線バーストの中心から放出された物質と環境との相互作用により、2つの衝撃波が生成されます。1つは発生源から移動し、もう1つは反対方向に移動します。さまざまな波は、イベントのさまざまなパラメータに敏感です。特に、主波で生成される放射は、一般的なエネルギー、流出の形状、および環境内の密度分布を示しますが、逆数は、粒子の組成、初期ローレンツ因子、およびジェットの磁化に依存します。

プロセスの物理学が異なるため、波の放出は異なります。主な衝撃波は、X線からラジオまでのすべての範囲で長い残光の原因であり、短命の逆波はフラッシュの出現につながります。光学分野では、数十秒続き、その後、無線範囲で光が発生し、数日間続きます。

次のGRB190114Cガンマ線バーストは、今年1月14日に登録されました。それは、ソースへの方向を決定するスウィフト軌道望遠鏡によって最初に気づかれました。これにより、他の望遠鏡が少し後にそれを指すことができました。特に、ALMAサブミリ波望遠鏡アレイは登録の2時間後に観測を開始し、27個のVLA電波望遠鏡のアレイは2時間後に観測を開始しました。

これらの観測データの組み合わせにより、米国とドイツの天文学者のグループが電波放射の直線偏光を決定することができました。これは、物質の流れが大規模な磁場内を移動する場合は60%であり、10未満である必要があります。その方向が小規模で無秩序に変化する場合はパーセント。

測定された分極は0.87から0.6パーセントに時間とともに減少することがわかりました。これは、ジェット直径の1パーセント以下のスケールでの磁場の秩序を示しています(対応する角度スケールは約10-3ラジアンです)。この場合、位置偏光角は約5度から-44度まで滑らかに変化し、トロイダル構成を含むフィールドの軸対称構成を完全に排除することができます。これらの結果は、GRBにおける磁場の役割が比較的小さいことを示していますが、多くの理論モデルはそうではないと想定しています。

科学者たちは昨年、短いGRBが中性子星の合体に関連しているという強力な証拠を集めました。また最近、天文学者は太陽の完全な消滅に等しいエネルギーでガンマ線バーストを見ました。別の研究チームは、ガンマ線バーストを宇宙で最も磁化された物体と関連付けることに成功しました。

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