100億光年彼方のショートガンマ線バーストの残光

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約100億光年彼方の銀河で発生した、中性子星同士の合体により放射されたとみられるショートガンマ線バーストの残光が可視光線でとらえられた。

【2020年7月17日 ジェミニ天文台

2018年11月23日、NASAの観測衛星「ニール・ゲーレルス・スウィフト」がかみのけ座の方向で発生したショートガンマ線バースト「GRB181123B」を検出した。宇宙最大規模の爆発現象であるガンマ線バーストのうち、ショートガンマ線バーストはガンマ線の放出が数秒以内に終わるもので、中性子星やブラックホールなどの高密度天体同士の合体に伴って発生すると考えられている。

米・ノースウェスタン大学・天体物理学術探査研究センターのKerry Patersonさんたちの研究チームは、ニール・ゲーレルス・スウィフトが発したアラートから数時間のうちに米・ハワイのジェミニ北望遠鏡で観測を実施し、GRB181123Bのかすかな残光をとらえた。ガンマ線バーストの後しばらくは可視光線などの残光が発生しているので、なるべく素早くこの残光を観測して分析することが重要となる。「ジェミニ北望遠鏡と多天体分光装置『GMOS』の持つ、反応の速さと高い感度という能力を利用して、発見からほんの数時間後に残光を詳細にとらえることができました。画像が非常に鮮明だったおかげで、このバーストが特定の銀河内に位置することがわかりました」(Patersonさん)。

GRB181123Bの残光
ショートガンマ線バースト「GRB181123B」の残光(黄色い円内)(提供:International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Pollard/K. Paterson & W. Fong (Northwestern University). Image processing: Travis Rector (University of Alaska Anchorage), Mahdi Zamani & Davide de Martin)

追観測により、GRB181123Bが発生した銀河までの距離は約100億光年であることが判明した。この距離は、これまでに観測されたショートガンマ線バーストの中で2番目に遠く、可視光線波長の残光が検出された信頼度の高いショートガンマ線バーストとしては最も遠いものとなる。

これまでに発生源までの距離が計測できたショートガンマ線バーストは43個あるが、その多くは比較的私たちに近いところで発生している。遠方で発生したショートガンマ線バーストの観測は、宇宙が非常に若く、星や銀河の形成と成長が急速に進んでいた時代における同種の現象を研究する上で大いに役立つものとなる。

GRB181123Bと他のショートガンマ線バーストなどとの比較図
GRB181123Bと他のショートガンマ線バーストなどとの比較図。左下が現在、右上へ行くほど過去に遡る(地球から遠く離れている)。(水色)地上で検出される重力波の距離(ジェットの向きに関係なく検出される)、(黄緑色)スウィフトが検出するショートガンマ線バーストの距離(重力波源より遠く、ジェットが地球の方向を向いている場合にのみ観測される)、(茶色)GRB181123B(提供:International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/K. Paterson & W. Fong (Northwestern University). (Image processing: Travis Rector (University of Alaska Anchorage), Mahdi Zamani & Davide de Martin)

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