NASA のフェルミが「スパイダー」星系からの最初のガンマ線食を検出

パルサーと恒星で連星を構成すると、恒星からガスが供給されるのでパルサーが成長して回転と放射が上昇し攻勢を加熱してガスの供給が止まります。
連星系としては恒星のパルサー側の半球が加熱されるので明るくなります。地球との位置関係もあるけど恒星がパルサーを隠すとガンマ線が見えなくなる。以下、機械翻訳。
NASA のフェルミが「スパイダー」星系からの最初のガンマ線食を検出
科学者たちは、 NASA のフェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡からのデータを使用して、特別なタイプの連星系からの最初のガンマ線食を発見しました。これらのいわゆるクモ系にはそれぞれ、パルサー (超新星爆発で爆発した星の超高密度で急速に回転する残骸) が含まれており、ゆっくりと仲間を侵食します。
科学者の国際チームは、10 年以上にわたるフェルミ観測を精査し、これらの食を経験する 7 つのクモを見つけました。これらの食は、低質量の伴星が私たちの視点からパルサーの前を通過するときに発生します。このデータにより、システムが私たちの視線やその他の情報に対してどのように傾いているかを計算することができました。
「クモを研究する上で最も重要な目標の 1 つは、パルサーの質量を測定することです」と、ドイツのハノーバーにあるマックス プランク重力物理学研究所の天体物理学者で、研究を主導したコリン クラークは述べています。「パルサーは基本的に、私たちが測定できる最も密度の高い物質のボールです。彼らが到達できる最大質量は、これらの極端な環境内の物理学を制約し、地球上で再現することはできません.」
この研究に関する論文は、Nature Astronomy に 1 月 26 日に掲載されました。


物質の流れが前景でオレンジイエローを吹き飛ばします。 遠くでは、パルサーが灯台のように回転し、マゼンタの光のビームを発しています。 背景は黒、紫、星がちりばめられています。
この図では、軌道を回る星が、そのパートナーであるパルサーと呼ばれる急速に回転する超高密度の恒星残骸を覆い隠し始めています。パルサーは多波長の光ビームを発し、回転して見えたり見えなくなったりし、星の向いている面を加熱する流出を生成し、物質を吹き飛ばし、そのパートナーを侵食します。
クレジット: NASA/ソノマ州立大学、Aurore Simonnet
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スパイダー システムが発達するのは、連星の 1 つの星がそのパートナーよりも速く進化するためです。より質量の大きい星が超新星になると、パルサーが後に残ります。この恒星の残骸は、ガンマ線を含む多波長光のビームを放出し、それが私たちの視野に出入りすることで、原子時計の精度に匹敵するほど規則的なパルスを生成します。
早い段階で、クモのパルサーは、ガスの流れを吸い上げることによって仲間から「餌を与え」ます。システムが進化するにつれて、パルサーがより急速に回転し始めると、供給が停止し、粒子の流出と放射が生成され、コンパニオンの向いている側が過熱して侵食されます.
科学者は、クモのシステムを 2 つのタイプに分類します。その名前は、クモの種にちなんで名付けられました。クモのメスは、小さな仲間を食べることがあります。ブラック ウィドウには、太陽の質量の 5% 未満の仲間が含まれています。Redback システムは、サイズと質量の両方で、太陽の 10% から 50% の間の重さのより大きなコンパニオンをホストします。
メリーランド州グリーンベルトにあるNASA のゴダード宇宙飛行センターのフェルミ プロジェクトの科学者であるエリザベス ヘイズは、次のように述べています。「10 年以上の観測の後、ミッションは 300 以上を特定し、コミュニティが先駆的な科学を行うことを可能にする、長く、ほぼ途切れることのないデータセットを収集しました。」
研究者は、軌道運動を測定することにより、クモ系の質量を計算できます。可視光観測ではコンパニオンの移動速度を測定でき、電波測定ではパルサーの速度が明らかになります。ただし、これらは私たちに近づいたり遠ざかったりする動きに依存しています。ほぼ対面式のシステムの場合、このような変更はわずかであり、混乱を招く可能性があります。同じ信号は、横から見た、より小型で低速の周回システムによっても生成される可能性があります。視線に対するシステムの傾きを知ることは、質量を測定するために不可欠です。
傾きの角度は通常、可視光を使用して測定されますが、これらの測定には複雑な問題が生じる可能性があります。コンパニオンがパルサーを周回すると、過熱された側が見えたり見えなくなったりして、傾きに応じて可視光に変動が生じます。ただし、天文学者はまだ過熱プロセスについて学んでおり、異なる加熱パターンを持つモデルが異なるパルサー質量を予測することがあります。
ただし、ガンマ線はパルサーによってのみ生成され、非常に大きなエネルギーを持っているため、仲間によってブロックされない限り、デブリの影響を受けずに直線的に移動します。ガンマ線がクモ系のデータセットから消えた場合、科学者は仲間がパルサーを覆い隠したと推測できます。そこから、私たちの視線に対する星系の傾き、星の速度、パルサーの質量を計算できます。
PSR B1957+20、または略して B1957 は、1988 年に発見された最初のブラック ウィドウでした。質量は太陽の2.4倍。これにより、B1957 は知られている中で最も重いパルサーとなり、パルサーとブラック ホールの間の理論上の質量制限にまたがることになります。
フェルミ データを調べることで、クラークと彼のチームは 15 個のガンマ線光子が欠落していることを発見しました。これらの天体からのガンマ線パルスのタイミングは非常に信頼性が高いため、10 年間に 15 個の光子が欠落しているため、チームはこのシステムが日食を起こしていると判断できるほど重要です。次に、連星は 84 度傾いており、パルサーの重さは太陽のわずか 1.8 倍であると計算しました。
「大規模なパルサーを見つける探求があり、これらのスパイダー システムは、それらを見つけるための最良の方法の 1 つと考えられています」と、この新しい論文の共著者であり、ワシントンにある米国海軍研究所の研究物理学者であるマシュー カーは述べています。 . 「彼らは、伴星からパルサーへの物質移動という非常に極端なプロセスを経ています。これらのモデルを本当に微調整すれば、これらのスパイダー システムが他のパルサー集団よりも巨大であるかどうかが確実にわかります。」
フェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡は、ゴダードが管理する天体物理学と素粒子物理学のパートナーシップです。Fermi は、フランス、ドイツ、イタリア、日本、スウェーデン、および米国の学術機関およびパートナーからの重要な貢献により、米国エネルギー省と共同で開発されました。
バナー: NASA のフェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡は、この図で地球を周回しています。クレジット: NASA のゴダード宇宙飛行センター/Chris Smith (USRA)

最終更新日: 2023 年 1 月 27 日
タグ: フェルミガンマ線宇宙望遠鏡,ゴダード宇宙飛行センター,パルサー,星 宇宙