我思う故に我あり

日常で感じかこと、考えたことを綴ります。

マグネターにあり?

尽きぬ魅了に引き寄せられる尽きぬ疑問。

神秘で満ちたこの宇宙、また一つ解明?に近づいたのですね!

 

その先にあるもの、それをあのアインシュタイン氏は見た、それがあの有名な一枚の写真という説もあるそうです。

 

はてしなき解明への探求心&野望:宇宙編

 

今日のVOAニュースより。

 

 

 

天文学者が高速電波バーストの発生源を発見

 

Astronomers Discover Source of Fast Radio Burst

 

November,08,2020

learningenglish.voanews.com

 

この画像は、2020年11月にNASAが提供したビデオアニメーションから得られたもので、マグネター-中性子星として知られる恒星残骸の超減磁版-から噴出する強力なX線バーストを描いている。(Chris Smith (USRA)/NASA/Goddard Space Flight Center via AP)

 

ちょっとした運が天文学者たちを助け、宇宙の謎を解き明かしました:宇宙を移動する強力だが超高速のエネルギー信号を引き起こすは何なのか?

 

科学者たちは、高速ラジオバーストと呼ばれるこれらの信号について約13年前から知っていました。そして、それが我々の銀河系の外からやってくるのを見てきました。このことが、何が原因なのかを知ることを難しくしています。さらに難しくしているのはその高速さ-- 数千分の1秒という速さで起こるということです。

そして4月には、私たちの銀河系の内部からの珍しい、しかしはるかに弱いバーストが、2つの異なる望遠鏡によって発見されました。望遠鏡の一つは、カリフォルニア州の博士課程の学生が手作りしたもので、金属製の調理器具が含まれています。もう一つは、カナダの2000万ドルの宇宙観測センターを拠点にしています。

 

この2つの望遠鏡が、高速ラジオバーストを地球から32,000光年にあるマグネター磁石星と呼ばれる奇妙な種類の星と結びつけたのです。この情報は、水曜日のジャーナル出版ネイチャーの4つの研究から来ています。

これは、発生源にリンクされた最初の高速電波バーストであるだけでなく、我々の銀河系から来た最初のものでもありました。天文学者たちは、これらのバーストの発生源は他にもあるかもしれないと言っています。しかし、そのうちの1つである磁石星については確信を持っています。

磁石星は太陽の1.5倍の質量を持ち、ニューヨークのマンハッタンほどの大きさの空間に密集しています。磁石星は、エネルギーに満ちた巨大な磁場を持っており、時々、突然、X線や電波のバーストが発生することがあります。この情報は、ジギー・プレウニス氏からです。彼はマギル大学の宇宙物理学者で、カナダの研究の共同執筆者でもあります。

これらの磁石星の周りの磁場は”近くにある原子がバラバラに引き裂かれるほど強い”と天文学者のケイシー・ロウ氏は言っています。同氏はカリフォルニア工科大学Caltech)に所属しており、研究には関与していません。

 

銀河系には12個ほどの帯磁星があります。それらは非常に若く、星の誕生プロセスの一部です。そして、私たちの銀河系は、他の銀河ほど星の誕生に満ちているわけではありません、とコーネル大学のシャミ・チャタジー氏は述べています。彼はどちらの発見チームの一員でもありません。

この1秒に満たないバーストは、太陽が1ヶ月間に作り出すエネルギーとほぼ同じ量のエネルギーを持っていました。そして、それは銀河系外からの電波バーストよりもまだずっと弱いのだ、とクリストファー・ボーチェネック氏は述べています。カリフォルニア工科大学の電波天文学者は、手作りの装置を使ってバーストの発見に協力しました。

電波バーストは、銀河系の外から来る、より強力なものであっても、私たちにとって危険なものではない、と天文学者は言います。

銀河系外から来て、数百万光年から数十億光年の距離を移動してくるものは、非常に強力なものです。私たちの銀河系の中で発見されたものよりも数万倍から数百万倍も強力なのだと、マギル大学の宇宙物理学者であるダニエレ・ミチリ氏は説明しています。彼はこの研究の共同執筆者であり、カナダのチームの一員でもあります。

科学者たちは、バーストは我々の銀河系の外で1日に1,000回以上起こるかもしれないと考えています。しかし、それを見つけるのは簡単ではありません。

コーネル大学のチャタジー教授は、「適切な場所で、適切なミリ秒単位で見ていなければなりません」と述べています。「よっぽど運が良くない限り、これらの天体を見ることはできないでしょう。」

天文学者たちは、このバーストが銀河系の中でどのくらいの頻度で起こるのか見当もつきません。

「我々がどれだけ幸運だったかはまだ分かっていません」とボーチェネック氏は言います。「これは5年に1度のことかもしれませんし、毎年何度か起こるかもしれません。」

ボーチェネック氏のアンテナは約15,000ドル。それぞれが”大きなバケツの大きさ”だといいます。それは6インチの金属パイプの一部で、その周りに丸い金属製の調理器具が2つ付いている、と博士課程の学生は説明しました。これらは巨大な空の一部を見るために設計された単純な機器です。そして、最も明るい電波の閃光だけを見るためのものです。

ボチェネック氏は、数年以内に高速電波バーストをキャッチできる確率は、10分の1と想像していました。しかし、わずか1年後、彼は貴重な発見をしたのです。

ブリティッシュコロンビア州にあるカナダの観測所は、もっと開発されていますが、はるかに小さな空の一部を対象としています。そして、バルペキュラ座にある磁石星の源を見つけることができたのです。

バーストは、彼らが宇宙空間を通過するすべての物質の影響を受けます。これは、天文学者が銀河間の目に見えない物質を理解し、マッピングするのに役立つかもしれないし、宇宙を”計量”するのに役立つかもしれない、とジェイソン・ヘッセルズ氏は述べています。彼はオランダ電波天文学研究所の主任天文学者であり、この研究には参加していません。

天文学者たちは、宇宙人を含め、これらの高速電波バーストを引き起こす原因について、50もの異なる考えを持っていました。彼らは、磁石星だけが唯一の答えではないかもしれないと言っています。

 

 

 

NATIONAL GEOGRPHIC 銀河系(天の川銀河)内での検出は初

 

2020.11.07

natgeo.nikkeibp.co.jp

バルペキュラ座にある磁石星の位置情報が見つからなかったので、残念です。(私の個人見解)

 

上記リンク抜粋

 

マグネターからの信号は、銀河系内で記録された電波バーストの中では最もエネルギーが高かったが、銀河系外からくる典型的な電波バーストに比べるとずっと弱く、約1000分の1のエネルギーしかなかった。

研究者は、弱い電波バーストは強い電波バーストよりも頻繁に発生すると予想しているが、遠すぎるものは検出できないと言う。新しい研究を考え合わせると、はるか彼方からくる電波バーストの少なくとも一部もマグネターから来ていることが強く示唆される。

ネバダ大学ラスベガス校の天体物理学者ビン・チャン氏は、「ネイチャー」に掲載されたレビューの中で、二つの説得力あるシナリオを概説した。一つは、マグネターの表面から放出された粒子のフレアが周囲の破片と超高速で衝突して、高度に磁化された高温の渦が発生し、X線と電波の両方を放出するというもの。もう一つは、マグネターの非常に強力な磁力線が絡み合って切断され、その過程で膨大なエネルギーが放出されることで高速電波バーストが生じるというものだ。

 

 

マグネターとは?

www.riken.jp

上記リンクより抜粋

 

大質量の恒星がその一生を終えて超新星爆発を起こすと、ブラックホール中性子星などが残ります。中性子星は、太陽質量の1.4倍ほどの物質が半径12kmに押し込められた、超高密度の天体です。

中性子星は、銀河系を中心にこれまでに2,800天体ほどが見つかっており、観測的な特徴によって区別できる複数の「種族」に分けられています。

中性子星の種族の中で、最も磁場が強い天体は「マグネター」と呼ばれ、その表面磁場は100億~1000億(1010-11)テスラにも達します。地球の地磁気は50マイクロテスラ(5×10-5テスラ)ほどで、磁場が強いといわれる太陽の黒点でも0.1テスラほどであることから、マグネターはいわば宇宙で最強の磁石星といえます。マグネターはその強い磁場のため、磁場中における光子の自発分裂や真空の複屈折など、地上では観測できない現象が起きていると考えられています。

 

また、マグネターは自転周期が2~12秒ほどで、他の中性子星よりも自転が遅いことから、星の内部や周辺に蓄えた磁気エネルギーを開放して輝いており、回転エネルギーで光る通常の電波パルサーとは異なるエネルギー源を持っていると考えられています。天文学の研究で重要性が増しているマグネターには、X線で常に明るい天体と突発的に明るくなる天体があり、これまで20天体ほどしか知られていませんでした。

 

補足説明

  • 中性子星
    大質量星が超新星爆発を起こした後に残される、半径12km、質量が太陽の1.4倍ほどの高密度天体。高速で自転する際に放出されるパルス信号は、電波、可視光、X線などの多波長で観測されている。さまざまな種族が知られており、それらを包括的に理解する枠組みや、中性子星の進化に注目が集まっている。
  • マグネター
    中性子星の一種で、自転周期は2~12秒ほどで、自転がきわめて速く、減速していく種族。突発的なX線増光や、ミリ秒スケールのショートバーストと呼ばれる現象を引き起こすこともあり、表面の磁場の強さが1010-11テスラにも及ぶ強磁場の天体であると考えられている。榎戸輝揚チームリーダーはNICER チームの科学検討部会 Magnetar & Magnetosphere グループのリード役としてマグネター観測をとりまとめている。
  • 超新星爆発
    質量の大きい恒星が、星内部での核融合反応の燃料を使い果たし、重力崩壊を起こして潰れると超新星爆発が起きる。超新星は可視光で明るく輝くだけでなく、X線や電波まで多波長での観測が行われ、超新星 SN1987Aでは超新星ニュートリノも検出された。超新星爆発の後には、中性子星ブラックホールが残されることがあり、周囲には超新星残骸が形成される。
  • X線望遠鏡 NICER
    2017年に国際宇宙ステーションに搭載された大面積のX線望遠鏡で、中性子星の質量と半径を精密に測定し、中性子内部の状態方程式を観測的に解明することを目指すプロジェクト。56個のX線望遠鏡が組み合わされており(軌道上では52個が稼働している)、1.5keV付近では過去最高の 1,900 cm2という大有効面積を持ち、高い集光能力を有する。NICERはNeutron star Interior Composition ExploreRの略。
  • スウィフト衛星
    ガンマ線バースト(Gamma-ray burst, GRB)を解明することを目指して2004年に打ち上げられた宇宙望遠鏡。正式な名称はThe Neil Gehrels Swift Observatory。バースト現象を検出するためのBurst Alert Telescope(BAT)、X線での撮像や分光観測の可能なX-ray Telescope(XRT)、そして紫外、可視光帯域での撮像や分光観測の可能な Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT)を搭載している。超新星爆発中性子連星の合体で発生するガンマ線バーストだけではなく、マグネターが放射するバースト現象も見つけることができるため、マグネターの発見にも大いに貢献してきた衛星である。
  • 高速電波バースト(FRB
    宇宙論的な距離から到来しているミリ秒のタイムスケールを持つ電波での突発バースト現象。電波で極めて明るく、その起源は分かっておらず、近年の天文学でのホットな研究対象になっている。日本語訳は定着していないものの、高速電波バーストと訳される場合が多い。これらのバースト現象のいくつかは、繰り返し同一天体から発生している場合(Repeating FRB)も報告され、対応する母銀河も報告されている。FRBはFast Radio Burstの略。

 

 

その意義ー私なりの

本文にもありましたが。

「バーストは、彼らが宇宙空間を通過するすべての物質の影響を受けます。これは、天文学者が銀河間の目に見えない物質を理解し、マッピングするのに役立つかもしれないし、宇宙を”計量”するのに役立つかもしれない、とジェイソン・ヘッセルズ氏は述べています。」

と言われても今いちピントこないのです。

この興奮度合は伝わってくるのですが、、、

天体、宇宙は好きですが、これって???

そこで色々なサイトで検索した結果、☟リンクへたどり着きました。

(表紙の写真にびっくり!今年初めに行ったNZの羊飼いの小屋とわたしの見たあの天の川!!)

 

http://www.astro-wakate.org/ss2016/web/shuroku/astro2016_enoto.pdf

 

 

ざっくりしたわたしの理解

 

質量の大きい恒星⇒超新星爆発中性子星ブラックホール

ここまでは宇宙観測で確立されてきました。

そこで中性子星の種族の中の未知の領域、マグネター

宇宙最強のマグネターから中性子量の統一理解を目指してる段階。

 

すべてが宇宙の形成を解明しようとしているプロセス。

 

以上、稚拙な理解です。

 

 

 

 

Astronomers Discover Source of Fast Radio Burst

This image from video animation provided by NASA in November 2020 depicts a powerful X-ray burst erupting from a magnetar – a supermagnetized version of a stellar remnant known as a neutron star. (Chris Smith (USRA)/NASA/Goddard Space Flight Center via AP

 

A little luck helped astronomers solve a mystery in space: What causes powerful but super-fast energy signals that move through the universe?

Scientists have known about these signals, called fast radio bursts, for about 13 years. And they have seen them coming from outside our galaxy. This makes it harder to know what is causing them. What makes it even harder is that they happen so fast -- in a few one-thousandths of a second.

Then in April, a rare but much weaker burst from inside our own galaxy was found by two dissimilar telescopes. One of the telescopes was a California doctoral student’s handmade equipment, which included metal cookware. The other was based at a $20-million Canadian space observation center.

This undated photo provided by Caltech shows radio astronomer Christopher Bochenek with a STARE2 station he developed near the town of Delta, Utah. (Caltech via AP)
This undated photo provided by Caltech shows radio astronomer Christopher Bochenek with a STARE2 station he developed near the town of Delta, Utah. (Caltech via AP)

They linked the fast radio burst to a strange kind of star called a magnetar that is 32,000 light-years from Earth. That information comes from four studies in Wednesday’s journal publication Nature.

It was not only the first fast radio burst linked to a source; it was also the first coming from our galaxy. Astronomers say there could be other sources for these bursts. But they are now sure about one of the sources: magnetars.

Magnetars have 1.5 times the mass of our sun, crowded into a space the size of New York’s Manhattan area. They have huge magnetic fields that are full of energy, and sometimes bursts of X-rays and radio waves suddenly come from them. That information comes from Ziggy Pleunis. He is an astrophysicist at McGill University and co-writer of the Canadian study.

The magnetic field around these magnetars “is so strong any atoms nearby are torn apart,” said astronomer Casey Law. He is with the California Institute of Technology (Caltech) and was not involved in the research.

This November 2016 photo provided by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment collaboration shows the CHIME radio telescope at the Dominion Radio Astrophysical Observatory in Kaleden, British Columbia, Canada. (Andre Renard/University of Toront
This November 2016 photo provided by the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment collaboration shows the CHIME radio telescope at the Dominion Radio Astrophysical Observatory in Kaleden, British Columbia, Canada. (Andre Renard/University of Toront

There are maybe 12 or so of these magnetars in our galaxy. They are very young and part of the star birth process. And our Milky Way galaxy is not as full of star births as other galaxies, said Shami Chatterjee of Cornell University. He was not part of either discovery team.

This burst in less than a second had about the same amount of energy that our sun produces in a month. And that is still a lot weaker than radio bursts from outside our galaxy, said Christopher Bochenek. The Caltech radio astronomer helped discover the burst with his handmade equipment.

The radio bursts are not dangerous to us, not even the more powerful ones from outside our galaxy, astronomers say.

The ones that come from outside our galaxy and travel millions or billions of light-years are very powerful. They are tens of thousands to millions of times more powerful than anything we have found in our galaxy, explains Daniele Michilli, an astrophysicist at McGill University. He is co-writer of the study and part of the Canadian team.

Scientists think the bursts may happen more than 1,000 times a day outside our galaxy. But finding them is not easy.

“You had to be looking at the right place at the right millisecond,” Cornell’s Chatterjee said. “Unless you were very, very lucky, you’re not going to see one of these.”

Astronomers have no idea how often the bursts happen inside our own Milky Way galaxy.

“We still don’t know how lucky we got,” Bochenek said. “This could be a once-in-five-year thing or there could be a few events to happen each year.”

Bochenek’s antennae cost about $15,000. Each is “the size of a large bucket," he said. It’s a piece of 6-inch metal pipe with two pieces of round metal cookware around it, the doctoral student explained. They are simplistic instruments designed to look at a huge piece of the sky. And they are meant to see only the brightest of radio flashes.

Bochenek imagined he had possibly a 1-in-10 chance of catching a fast radio burst in a few years. But after just one year, he made a valuable discovery.

The Canadian observatory in British Columbia is much more developed but is aimed at a much smaller piece of the sky. And it was able to find the source of the magnetar in the constellation Vulpecula.

The bursts are affected by all the material they pass through in space. This might help astronomers understand and map the unseen-to-us material between galaxies and “weigh” the universe, said Jason Hessels. He is chief astronomer for the Netherlands Institute for Radio Astronomy and was not part of the research.

Astronomers have had as many as 50 different ideas about what causes these fast radio bursts, including aliens. They say that magnetars may not be the only answer.

 

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Words in This Story

galaxy – n. any one of the very large groups of stars that make up the universe

source – n. the cause or origin of something

x-ray – n. powerful invisible rays that can pass through various objects

antenna – n. a device (such as a wire or a metal rod) for sending or receiving radio or television signals

bucket – n. an open container with a handle that is used for carrying things, such as liquids

alien – n. a creature that comes from somewhere other than