ガンマ線バーストに時間を反転させるかのようなミラーリング効果がある可能性

この画像を大きなサイズで見る

　ガンマ線バーストは、天文学の分野で知られている中で最も光度の高い物理現象である。

　ガンマ線が数秒から数時間にわたって閃光のように放出され、そのあとX線の残光が数日間見られる。この現象は天球上のランダムな位置で起こり、一日に数回起きているが実に謎めいた現象である。

　しかしこの度、それが生じる状況を理解する手がかりとなる発見がなされた。

ガンマ線バーストが大質量星の死の理解へ

　6つのガンマ線バーストの光度曲線は、複雑な時間反転波状構造――すなわち各パルスに時間が過去へ向かって反復しているかのような現象が生じている証拠を示していた。

　このことから、大質量星の死について理解が進むと期待される。

ガンマ線バーストの発生源

　ガンマ線バーストの発生源について確かなことは分かっていない。それは数ミリ秒から数時間続き、桁外れに明るい。

　中性子星の衝突によって生じた重力波のおかげで、それがガンマ線バーストの発生源の1つであることが明らかになっている。

　しかし他にも発生源はありそうだ。

　たとえば大質量星が凄まじい速度で回転しながら中性子星、クォーク星（仮説上の天体）、あるいはブラックホールへ崩壊しつつ、超新星や極超新星を起こすプロセスもそれだと考えられている。

この画像を大きなサイズで見る

　この現象が検出されるのは、そのビームが地球へ向かって直接放たれたときで、それもほとんどは数十億光年離れた宇宙での出来事だ。

　ゆえに検出にはきわめて高感度の装置が必要である。だが、そのためにシグナルにはかなりのノイズが混ざってしまう。

　だからと言って、検出が難しいということではない。たとえば2004年に打ち上げられたNASAのガンマ線観測衛星スウィフトは、2015年末までに1000個のバーストを検出した。

　しかしノイズが混ざるために、バーストの光度曲線の詳細を知ることは難しい。

　一方、低感度機器だとシグナルの解像度が低まり、光度曲線の構造が滲んだようになってしまう。

　この結果、中程度のバーストならピークが3つ、弱いものならピークが1つのような見た目となる。

この画像を大きなサイズで見る

　この効果を最小限に抑えるために、NASAコンプトンガンマ線観測衛星が1991～2000年に集めたデータから6つの例外的に明るいガンマ線バーストが取り上げられた。

　そして、ここから複雑な時間反転波状構造が発見された。しかも、この構造を持つのは最大級の明るさを持つガンマ線バーストだけだった。

恒星の死やブラックホールの形成の理解に

　つまりどういうことなのか？ それが意味していそうなのは、一種のインパクタ（電子やイオンのような粒子の塊、あるいはソリトンのような凝縮した波）が中心にある天体から高速で射出されたということだ。

　インパクタがそれまで死せる星から放出された物質の雲を突き抜けるとき、放射が生じる。もしその一部が元の雲に向かって反射されれば、似たような、だが弱まった逆転した放射が生じる。

　物質の雲がある種の放射状左右相称（一連の同心円など）を持ち、インパクタが反射せずに一方向に移動するという別の説明もできる。

この画像を大きなサイズで見る

　的を貫通して一方から他方へ移動する物体を想像してほしい。

　的の中心は輪よりも密度の濃い雲である。インパクタがそこを通過するとき、確かな理由は不明だが、反射されたシグナルであるかのような見た目が生じるというわけだ。

　この研究は、恒星の死やブラックホールの形成にを理解する新しいツールをもたらすことだろう。

　「時間反転パルス構造が存在するからには、ガンマ線バーストパルスの物理モデルは、強い物理的対称性と単一のインパクタとの相互作用を備えていなければならないと考えられる」と論文は述べる。

この画像を大きなサイズで見る

　「シンプルな運度モデルをいくつも精査した結果、（ガンマ線バースト）ジェット内で衝突した物質の分散は、左右相称的に分散しかつ単一のインパクタによる衝突であるか、ある物理現象が単一のインパクタのコースを逆転させているか、あるいは単一のインパクタが左右相称的に分散された物質の中を通過する際に放射を作り出しているか、それらのいずれかであることが判明した。」

　研究論文は『The Astrophysical Journal』に掲載される。

References:express / sciencealert/ written by hiroching / edited by parumo

• #研究
• #ブラックホール
• #恒星