天文学者はキロノバの「親」の半径を制限しました

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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 Ch.5 2022, 12月
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天文学者はシミュレーションを使用して中性子星のサイズを決定しました。その合併は最近、LIGOとおとめ座の天文台によって「聞かれ」ました。それらの半径は少なくとも10キロメートルでなければならないことが判明しました。同時に、アストロフィジカルジャーナルレターによると、合併の結果として生まれたキロノバの内部構造は不明のままです。

星は、そのコアが水素を使い果たし、ヘリウムの熱核融合を実行できなくなると、進化の最終段階に入ります。星が十分に大きい場合、それはその殻を脱ぎ、強力な熱核超新星爆発で蓄積されたエネルギーを放出し、その結果、中性子星が生まれます。理論によれば、中性子星の半径は、その密度が単純に巨大であるという事実にもかかわらず、通常10〜20 kmを超えません。そのような物体の物質の小さじ1杯は、約1,000万トンの重さがあります。

今年、科学者たちは初めて、質量が1、1〜1、6太陽の2つの中性子星の合体からの重力波を記録することに成功しました。このイベントには、比較的弱いガンマ線バーストとキロノババーストが伴いました。これは、従来のノババーストよりも約1000倍強力でした。このイベントは、地球から約1億3000万光年離れた銀河NGC4993で発生したと推定されています。それは信じられないほど近く、以前の重力波は数十億光年の距離から私たちにやって来ました。

現在、ハイデルベルク理論研究所のアンドレアス・バウスウェインが率いるドイツ、ギリシャ、日本の天文学者の国際チームは、観測データを使用して中性子星のサイズを決定しました。科学者たちはシミュレーションを実施し、合計質量が約2.44太陽質量の物体を統合するためのいくつかのオプションを検討しました。この場合、研究者はオブジェクトの熱力学的パラメータに関連するさまざまなモデルと状態方程式を使用しました。

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上の合併シナリオは崩壊の結果としてのブラックホールの作成を意味し、下のシナリオは合併後の安定した残骸の形成を意味します

研究者たちは、核融合の残骸の直接崩壊につながるすべてのモデルは、崩壊がブラックホールを形成するはずであり、それは明るいフレアがないことを意味するため、除外できると結論付けました。しかし、多くの地上の観測所は、重力波源からの強力な電磁放射を観測しています。したがって、科学者たちは、崩壊は後で起こるか、まったく起こらないかのどちらかであると想定しました。

これにより、中性子星のサイズに一定の制限を課すことが可能になりました。研究者たちは、質量が約1.6太陽の物体の半径は、少なくとも10.7キロメートルでなければならないと結論付けました。将来の観測は、天文学者の推定がどれほど正確であるかを示し、この値を洗練することを可能にするでしょう。

同時に、研究者たちはキロノバの発生の結果として何が生まれたのかを知りません。これまで、キロノバ爆発であった可能性のあるイベントは一度しか観測されていません。最近、キロノバの1回の爆発で、大量の金が発生する可能性があることが知られるようになりました。これは、月の質量の最大10倍です。

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