明るさはこれまでの記録の50倍です。中国の衛星がこれまでで最も明るいガンマ線バーストを正確に測定

科技日報記者 陸成寛

ガンマ線バーストは宇宙で最も激しい爆発です。数秒間に放出されるエネルギーは、太陽がその生涯で放出する総エネルギーを超えます。これらは宇宙で最も強力な出来事として知られています。長年にわたり、天文学者たちはこの天文現象を注意深く追跡してきました。

3月29日午前2時、中国科学院高能物理研究所と世界40以上の科学研究機関が共同で、これまでで最も明るいガンマ線バーストであるGRB 221009Aに関する研究結果を発表した。観測によれば、ガンマ線バーストは地球から24億光年離れた宇宙の奥深くで発生し、その明るさはガンマ線バーストのこれまでの記録の50倍だった。天文学者によれば、これは千年に一度起こる天体の爆発だそうです。

インサイト-HXMT衛星とポラリス宇宙望遠鏡によってこれまでに観測された最も明るいガンマ線バーストの模式図

インサイトとジムによる共同観測

実際、ガンマ線バーストには 2 つの種類があります。1 つは、非常に質量の大きい星の中心核の崩壊爆発によって生成され、通常は 2 秒以上続きます。今回発見されたガンマ線バーストはこのカテゴリーに属します。もう 1 つのタイプは、2 つの極めて高密度の天体 (中性子星、ブラックホールなど) の合体爆発によって生成され、通常は 2 秒未満で継続し、同時に重力波を放出します。

「これら2種類の天体の爆発により、ブラックホールや中性子星などの非常に高密度の天体が生成される可能性があります。高密度の天体の非常に強い重力は周囲の物質を飲み込み、光速に近い速度で物質を極から外側に放出し、反対方向に一対のジェットを形成します。」中国科学院高能物理研究所の研究員、熊少林氏は記者会見で、衝撃波やジェット内部の磁気再結合などのプロセスによって荷電粒子が加速されて生成されるガンマ線放射を過渡放射と呼ぶと紹介した。ジェットと周囲の星間物質との相互作用によって生成される放射線は残光と呼ばれます。

1967年に最初のガンマ線バーストが発見されて以来、天文学者は約1万回のガンマ線バーストを検出してきました。 2022年10月9日はエキサイティングな日です。この日、史上最も明るいガンマ線バースト「GRB 221009A」が地球に到達し、世界中の多くの天文学施設の「注目」を集めました。

良い機会を逃してはいけません。高エネルギー物理学研究所が共同開発したインサイトHXMT衛星とポラリス宇宙望遠鏡も共同で継続的な観測を行っている。

「幸運なことに、ポラリス宇宙望遠鏡は当時、極めて高いガンマ線フラックス強度を記録できる特別な観測モードにあり、ガンマ線バーストの極めて明るいメインバーストを完全に正確に検出することに成功した。」熊少林氏は、インサイトHXMT衛星に搭載された高エネルギーX線望遠鏡もガンマ線バーストの検出に成功し、その前駆放射線と初期残光に関する高品質のデータを得たと述べた。

これまでに発見された最も明るいガンマ線バースト (GRB 221009A) の想像図。

千年に一度の天体爆発

研究チームは、ポラリス宇宙望遠鏡の精密な観測データを基に、今回のガンマ線バーストはこれまで検出されたガンマ線バーストの中で最も明るく、ガンマ線バーストの明るさのこれまでの記録の50倍の明るさであり、地球から24億光年離れた宇宙の奥深くで発生したと結論付けた。地球からそれほど遠くない距離だ。

熊少林氏は、このガンマ線バーストの極めて明るい光と比較的近い距離から、これはまさに千年に一度の天体爆発現象であると考えている。

ガンマ線バーストは地球から非常に遠いため、放出されるガンマ線全体のごく一部しか検出できません。

「通常、ガンマ線バーストが私たちの視線の向こうの方向にどれだけのエネルギーを放射するかはわかりません。ガンマ線バーストがほぼ同量のガンマ線を全方向に放射すると仮定すると、私たちが検出したガンマ線とガンマ線バースト間の距離に基づいて、ガンマ線バーストが全方向に放射するすべてのガンマ線の総エネルギー、つまり等方性エネルギーを計算できます」と熊少林氏は説明した。

研究チームは、このガンマ線バーストの等方性エネルギーも記録を破り、太陽1万個が一生の間に放出するエネルギーの総量に等しいことを発見した。

さらに重要なことは、Insight-HXMTとExtreme Eyesの共同観測結果から、ガンマ線バーストの残光がゆっくりとした減衰から急速に減衰へと変化したことが示されたことです。 「これはガンマ線を発生するジェットが非常に狭いことを意味します。おそらくこれは人類が発見したガンマ線バーストジェットの中で最も狭いものの一つでしょう」と熊少林氏は語った。研究チームは、この極めて狭いジェットがガンマ線バーストが非常に明るく見える理由の一つである可能性があると考えている。

したがって、Insight と Extreme Eyes によるこの観察と研究は、この極端な宇宙爆発現象を深く理解するための新たな視点を提供します。

（写真提供：中国科学院高エネルギー物理研究所）