ハワイの望遠鏡は漂流ガンマ線バーストの起源を明らかにするのに役立ちます

ハワイの望遠鏡は漂流ガンマ線バーストの起源を明らかにするのに役立ちます
投稿日: 2022年 7月 26日

2 つの中性子星の合体についてのアーティストの印象。この合体は、短いガンマ線バーストとして知られる非常に短い (1 ～ 2 秒) が非常に強力なイベントを生成します。
クレジット: NOIRLab/NSF/AURA/J. ダ・シルバ/スペースエンジン
マウナケア天文台は、一見孤独なバーストが初期宇宙の未発見の銀河から来たことを明らかにするのに役立ちます
数多くの謎のガンマ線バーストが、明白な銀河系の家から遠く離れた強烈なエネルギーの孤独な閃光として現れ、それらの本当の起源と距離について疑問を投げかけています. ハワイのマウナケアにある WM ケック天文台やジェミニ ノースなど、地球上および宇宙で最も強力な望遠鏡からのデータを使用して、天文学者は最終的にその真の起源を発見した可能性があります。 .

ハワイ、マウナケア–天文学者の国際チームは、特定の短いガンマ線バースト ( GRB ) が、最初に現れたときの広大な銀河間空間の漂流者として発生したものではないことを発見しました。代わりに、複数の天文台によるより深い研究により、これらの一見孤立した GRB が、実際には最大 100 億光年離れた非常に遠くの、したがってかすかな銀河で発生したことがわかりました。

この発見は、中性子星の衝突中に形成される短い GRB が、過去には予想よりも一般的だった可能性があることを示唆しています。中性子星の合体によって金やプラチナなどの重元素が形成されるため、宇宙は予想よりも早く貴金属の種をまかれた可能性があります。

この研究は、王立天文学会の月刊通知での出版が承認されており、arXiv.org でプレプリント形式で入手できます。

「多くの短い GRB は、私たちに比較的近い明るい銀河で発見されていますが、それらのいくつかは、対応する銀河系の家を持っていないようです」と、この研究の筆頭著者であり、メリーランド大学とジョージア州立大学の両方の天文学者であるブレンダン オコナーは述べています。ワシントン大学。「短い GRB が発生する場所を特定することで、複数の天文台からの膨大な量のデータをくまなく調べて、以前はあまりにも遠すぎて認識できなかった銀河のかすかな輝きを見つけることができました。」

方法論
この宇宙探査には、ハワイの 2 つのマウナケア天文台( WM ケック天文台とジェミニ ノース望遠鏡) とチリのジェミニ サウス望遠鏡を含む、地球上および宇宙で最も強力な望遠鏡の組み合わせの力が必要でした。2 つのジェミニ望遠鏡は、 NSF のNOIRLabが運営する国際ジェミニ天文台を構成します。この研究に関与する他の天文台には、NASA/ESA ハッブル宇宙望遠鏡、アリゾナ州のローウェル ディスカバリー望遠鏡、スペインのグラン テレスコピオ カナリアス、チリのヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡などがあります。


ハワイのマウナケアにあるジェミニ ノース望遠鏡で撮影されたこの画像は、GRB 151229A として特定されたガンマ線バーストの以前は認識されていなかった銀河系のホームを明らかにしています。天文学者は、やぎ座の方向にあるこのバーストが約 90 億年前に発生したと計算しています。クレジット: 国際ジェミニ天文台/NOIRLab/NSF/AURA

研究者たちは、NASA のNeil Gehrels Swift Observatoryに搭載された 2 つの機器によってキャプチャされた 120 の GRB に関するデータを確認することから、調査を開始しました。スウィフトの X 線望遠鏡は、GRB の X 線残光の一般的な位置を特定しました。ローウェル天文台で行われた追加の残光研究により、GRB の位置がより正確に特定されました。

残光研究では、43 の短い GRB が既知の銀河とは関係がなく、銀河間の比較的空の空間に出現したことがわかりました。

「これらのホストのない GRB は興味深い謎を提示し、天文学者は一見孤立した存在について 2 つの説明を提案しました」と O'Connor 氏は述べています。

1つの仮説は、祖先の中性子星が遠く離れた銀河の中で連星ペアとして形成され、一緒に銀河間空間に漂流し、最終的に数十億年後に合体したというものでした. もう 1 つの仮説は、中性子星が何十億光年も離れたホーム銀河で合体したというものでした。銀河は現在、地球から非常に離れているため、非常にかすかに見えます。

「ホストレス イベントの大部分を説明するには、この 2 番目のシナリオが最も妥当だと感じました」と O'Connor 氏は述べています。「その後、地球上で最も強力な望遠鏡を使用して、GRB の位置の深い画像を収集し、地球から 80 億から 100 億光年離れた他の方法では見えない銀河を発見しました。」

これらの検出を行うために、天文学者は、ケック天文台の低解像度画像分光計 (LRIS) や赤外線探査用多天体分光器 (MOSFIRE)、および両方に搭載されたジェミニ多天体分光器など、さまざまな光学および赤外線機器を利用しました。ジェミニ北とジェミニ南。

次は何ですか
この結果は、天文学者が宇宙の化学進化をよりよく理解するのに役立つ可能性があります。中性子星の合体は、金、プラチナ、トリウムなどの重金属を生成するために必要な一連の核反応を連鎖的に引き起こします。中性子星合体の宇宙のタイムスケールを遅らせることは、若い宇宙が以前に知られていたよりもはるかに重元素に富んでいたことを意味します。

「これは、宇宙が『ミダス・タッチ』を受けて、周期表で最も重い元素の種がまかれるようになったときのタイムスケールを押し戻します」とオコナーは言いました。

LRISについて
Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) は、カリフォルニア工科大学で Bev Oke 教授と Judy Cohen 教授が率いるチームによって構築され、1993 年に委託された、非常に用途が広く、超高感度の可視波長イメージャーおよびスペクトログラフです。 、それはその機能をさらに強化するために2つの主要なアップグレードを見てきました.1つは、より短い波長の光に最適化された2番目の青いアームの追加と、最も長い（赤）波長ではるかに感度が高い検出器の設置です。各アームは、カバーする波長に合わせて最適化されています。この広い範囲の波長範囲は、機器の高感度と組み合わされて、彗星 (スペクトルの紫外部分に興味深い特徴を持つ) から、星形成の青色光、非常に遠くの赤色光まで、あらゆるものの研究を可能にします。オブジェクト。LRIS はまた、最大 50 個の天体のスペクトルを同時に記録します。これは、宇宙の最も遠い到達点と最古の時代にある銀河団の研究に特に役立ちます。LRIS は、2011 年にノーベル物理学賞を受賞した天文学者によって、遠方の超新星を観測するために使用されました。

モスファイアについて
赤外線探査用マルチオブジェクト スペクトログラフ (MOSFIRE) は、さまざまな距離、環境、および物理的条件にまたがるオブジェクトから数千のスペクトルを収集します。この大型の真空極低温装置のユニークな点は、視野内で最大 46 個の個々のオブジェクトを選択し、46 個すべてのオブジェクトの赤外線スペクトルを同時に記録できることです。新しいフィールドが選択されると、真空チャンバー内のロボット機構が焦点面の小さなスリットの分布を 6 分以内に再構成します。2012 年に First Light で 8 年間の作業を行った MOSFIRE の初期のパフォーマンス結果は、超低温の近くの亜星質量天体の発見から、ビッグバンからわずか 20 億年後の若い銀河での酸素の検出にまで及びます。

WMケック天文台について
WM ケック天文台の望遠鏡は、地球上で最も科学的に生産性の高いものの 1 つです。ハワイ島のマウナケア山頂にある 2 つの 10 メートルの光学/赤外線望遠鏡には、イメージャー、多天体分光器、高解像度分光器、積分フィールド分光器、世界をリードするレーザー ガイド スター適応光学システムなどの一連の高度な機器が搭載されています。 . ここに示されているデータの一部は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および米国航空宇宙局の間の科学的パートナーシップとして運営されている民間の 501(c) 3 非営利組織であるケック天文台で取得されました。天文台は、WM ケック財団の寛大な財政支援によって可能になりました。著者は、マウナケア山頂が常にネイティブ ハワイアン コミュニティ内で持っていた非常に重要な文化的役割と敬意を認識し、認めたいと考えています。この山から観測を行う機会を得られたことは非常に幸運です。