天文学者は宇宙の閃光を死んだ星の衝突と関連づける

天文学者たちは何十年もの間、2秒以内に消えるガンマ線のバーストを通じて2つの中性子星の衝突を検出してきました。しかし、こうした暴力行為の一部は、数分間続くX線フラッシュによって明らかになる可能性もあります。 Science Bulletinに掲載された新しい研究は、この関連性の説得力のある証拠を提供し、合体中性子星が起源が不明な宇宙閃光の中に隠れている可能性があることを示唆しています。

2024 年 1 月にアインシュタイン探査衛星が打ち上げられて以来、天文学者は遠くの銀河から何百もの明るい X 線のフラッシュを検出してきました。高速X線過渡現象として知られるこれらのフラッシュの一部は大質量星の死に関連しているが、その他はまだ説明されていない。天文学者は、それらの距離と放出するエネルギーがわからないため、何がそれらを生み出したのかを特定するのに苦労しています。

エレオノラ​​・トロイ教授のグループの研究者らは、欧州研究評議会（ERC）コンソリデーター助成金の支援を受けて、そのようなX線過渡現象の発生源を特定するために重要な観察結果を入手した。アインシュタイン探査衛星からの警報を受けたチームは、爆発の余波を調査するために、ヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡（VLT）や超大型アレイを含む他の望遠鏡による観測を迅速に手配した。彼らは、2 つの中性子星の衝突 (または合体) によって作成された磁石の誕生を目撃したと考えています。

記録時間を設定したX線フラッシュ

中性子星は、大質量星が寿命を終えたときに残される、非常に密度の高い星体です。 2 つの中性子星が衝突すると、宇宙に波打つ重力波が送信されます。これらの出来事からの光は、衝突が後に残したものを垣間見ることができます。

短期ガンマ線バーストは長い間、これらの出来事の主な道しるべでした。 「しかし、衝突残骸が磁化されていれば、より長時間爆発が続く可能性がある」と欧州アインシュタイン探査機共同研究の一員であり、該当論文の著者であるトロイ教授は述べた。 「磁石は、巨大な磁場を持つ中性子星を急速に回転させています。磁石が環境への磁力を弱めると、どんな爆発もより明るくし、より長く持続させることができます。この新しい出来事のX線データを見たとき、何かが起こったことに気づきました。」

EP250704a/GRB 250704B として知られるこのイベントは、2025 年 7 月 4 日に SVOM、Insight-HXMT、および Einstein Probe 衛星によって発見されました。そのガンマ線バーストは約 0.5 秒続きましたが、アインシュタイン探査衛星は明るい X 線放射をほぼ 10 分間記録しました。 「これは、中性子星の合体でこれまでに観測された最長のX線バーストです」と、チリでVLTを使用した追跡観測を主導した大学院生のニッコロ・パスラバ氏は語った。 「これは、宇宙の最も極端な力の最前列に座って、その秘密をさらに発見する機会です。」

恒星の衝突に関する新しいウィンドウ

研究チームは数年間、高速X線遷移と中性子星の合体との関連性を模索したが、初期の候補は最終的な答えを得る前に消え去った。今回、パスラヴァさんは数分以内に応答し、爆発の光がまだ詳細を研究できるほど明るいうちに監視を始めた。 「私は電車で家に帰っていました。そして突然、ラップトップから世界最大の望遠鏡の 1 つを操作するために、時間との戦いに急いでいたのです。」とプスラヴァさんは回想します。

VLT の X-Shooter 装置を使用して、Paslava と彼の同僚は光をその成分に分離し、明確な吸収パターンを特定しました。その位置により、赤方偏移として知られるバーストの地球からの距離が明らかになりました。測定されたz=0.6610の赤方偏移により、爆発は太陽とその惑星が形成されるずっと前に起こり、爆発からの光は60億年以上伝わって私たちに到達したことが明らかになりました。

次にチームは、VLT の FORS2 装置からの深部画像を使用して、明るい超新星を探しました。この超新星は、大質量星の崩壊によって引き起こされる長時間の X 線フラッシュを伴うと予想される爆発星です。誰も現れなかった。距離の測定、超新星の欠如、および爆発の特性を総合すると、中性子星が合体するという強力な証拠が得られました。

「これらのX線バーストをさらに見つけることは、中性子星の合体がマグネターを生成する頻度を明らかにするのに役立つ可能性がある」とパスラバ氏は結論付け、「最終的にこれらのX線バーストの1つを同じ発生源からの重力波バーストと組み合わせることができるとき、次の一連の重力波観測に本当に興奮している」と述べた。

詳細情報

この研究は天文学者の国際協力によって行われました。筆頭著者は次のとおりです: An Li (北京師範大学)、Chen-Wei Wang (中国科学院)、Niccolò Fasalva (ローマ大学 Tor Vergata)、Ji An (中国科学院)

対応著者: Binbin Zhang (南京大学)、Eleonora Troy (ローマ大学 Tor Vergata)、Yi-Han Iris ying (香港大学)、Jing-Wei Hu (中国科学院)、Hua-Li Li (中国科学院)

この研究で使用された VLT 観測は、「QUEENB: とらえどころのない中性子星とホールの合体に関するクエスト」と題された大規模プログラム 114.27LW (PI: Eleonora Troja) の一部として実施されました。