中性子星同士合体する瞬間を描いた想像図（Credit：University of Warwick / Mark Garlick / ESO）
理研のMaria Dainottiさん卵の研究グループは、広大な宇宙での正確な距離を測定するのに中性子星同士の合体による爆発現象「キーノヴァ “同時に発生する「ガンマ線爆発（GRB）」を使用できる可能性を提示した研究成果を発表しました。
地球から他の銀河までの距離を測定には、真の明るさ（絶対光度）が一定になる「Ia型超新星 “が用いられています。これらの天体は、「標準光源」となっており、Ia型超新星の他にも「セファイド変光星 “（真の明るさが明るいほど奇妙な光周期が長い）などが利用されています。
今回の研究グループは、新しい標準光源でガンマ線爆発に注目しました。 ガンマ線爆発は、突発的に大量のガンマ線が降り注ぐ激しい現象で、太陽が100億年の生涯をかけて放出するのと同じくらいのエネルギーが数秒以内に放出されるといいます。
このように強力なガンマ線爆発はIa型超新星よりもはるかに遠いところで発生したものと観測されていると言って、もしガンマ線爆発を標準光源として利用することができれば、宇宙を測定するための最も長い “物差し”で利用できるようになります。
研究グループは、NASAのガンマ線観測衛星「ニール・ゲレロルーススイフト」観測データを分析した結果、ガンマ線爆発の中でもキーノバグァ同時に発生するショート（短時間）ガンマ線爆発分析の結果の分布がDainotti氏などの以前の研究で示された「GRBの基本平面」に近い標準光源として優れた性質を持つ事実が明らかになったと言います。
GRBの基本平面はDainotti氏などの名前によるもので、以前の研究で「Xセンザンコウ高原のステップ（※）の持続時間」「Xセンザンコウ高原のステップ終了時のX線光度」「即時解放通常のガンマ線光度」を元にガンマ線爆発の物理量を3次元物理空間にプロットすると、データはこの飛行機に集まる法則が明らかになったとします。この法則を利用すれば、絶対明るさを必要とするため、研究グループは、ガンマ線爆発を標準光源として使用することができ考えています。
※…ガンマ線爆発の即時解放に続くX線残光の明るさが一定期間
キーノヴァと一致する短いガンマ線爆発（黄色）とキーノバウル伴わないガンマ線爆発（赤）の3次元物理空間の分布を示した図面である。 前GRBの基本平面（グレー）での差が小さく、基本的な平面の下に分布していることがわかる（Credit：理研）
冒頭でも述べたように、キーノヴァは中性子星同士の衝突合体による爆発現象です。2017年8月17日は中性子星の合体による重力波GW170817」一緒に短いガンマ線爆発が検出されたと言って、可視光線、赤外線、紫外線、X線などのすべての波長の電磁波もキーノヴァが観測されています。
今回の成果について研究グループは、人類に宇宙の距離を測定する最長の「定規」でガンマ線爆発が利用する可能性を示したものであり、遠い宇宙の正確な観測をビロトハヨイ「定規」が宇宙自体の進化を理解するために重要な役割をすることになると期待を寄せています。
関連：ハッブル宇宙望遠鏡が発見したガンマ線爆発の異常の原因は、中性子星合体で誕生したマグネターつ
画像クレジット：University of Warwick / Mark Garlick / ESO
出典： 理化学研究所
文/松村武宏
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