中性子星衝突による重力波初めて検出

以下はそれぞれの記事の要点のみをまとめたものです。左のイメージは動画にリンクしています。
新しい発表があれば追記しますのでチェックしてください。追記した部分に日付を付しています。

 

衝突する中性子星のLIGO検出、稀な出来事を調査するための広域な活動を生む(LIGO)
LIGO Detection of Colliding Neutron Stars Spawns Global Effort to Study the Rare Event

2017年10月16日:LIGOの最新の重力波検出は、広域な天文コミュニティ全体に新しい科学の爆発を引き起こした。2017年8月17日、二つLIGO装置とイタリア、ピサ近くの姉妹施設のVirgoで、約1億 3000 万光年の、二つの大規模な星達の残骸のコアが、互いの方向に螺旋を描き、その後衝突した隠しおおせないサインを検出した。このオブジェクトは、かつて太陽より非常に大規模だった星達の崩壊したコア、中性子星と直ちに確認された。それらは、一次的に中性子から成る物質が極めて高密度に詰め込まれているので、「中性子星」と呼ばれる。我々の太陽と同等な質量を持っている中性子星は直径10~15キロメートルであり、茶さじ1杯の素材は地球上で約10億トンの重さである。LIGOの探知器で受信された信号を使って、この中性子星の質量は、我々の太陽の 1.1 ~ 1.6 倍大きいと判定された。LIGOとVirgoは、これら二つの中性子星が大規模かつ火のような衝突で螺旋を描いたとき100秒の重力波を検出した。世界の天文学者達の約4分の一を含む続くキャンペーンで、宇宙と地上の天文台は、ガンマ線から電波までの放射線を全ての波長で検出した。しかし、LIGOとVirgoの探知器は、このキャンペーンを進めるために、この空の出来事を確認し特定するにあたって極めて重要であった。
この発見は「マルチ・メッセンジャ天文学」を通して宇宙について学習する新しい方法を加え、従来の望遠鏡、ニュートリノ検出器に、今、重力波天文台からのデータが共有され、宇宙の性質に関する更に深い洞察を集めるために比較される。




インテグラル、爆発が重力波を伴って旅するのを見る(Integral:ESA)
Integral sees blast travelling with gravitational waves

ヨーロッパ宇宙機関のインテグラル衛星は、最近、二つの中性子星の衝突によって放たれる重力波と関連があるガンマ線のフラッシュを発見する際に重要な役割を演じた。8月17日、突然のガンマ線が宇宙でほぼ2秒間明るくなった。これはヨーロッパ宇宙機関のインテグラルとNASAのフェルミ衛星によって直ちに記録された。このような短いガンマ線爆発は稀ではない、 インテグラルは毎年ほぼ20を捕えているが、これは特別だった。米国のレーザー干渉計重力波天文台(LIGO)の探知器が、強力な宇宙の出来事に起因する時空の変動の重力波の通過を記録した。 (以下略)

 

NASAのミッション、重力波の出来事から初めての光を捕える(Fermi)
NASA Missions Catch First Light from a Gravitational-Wave Event

NASAの科学者達は、地球から約1億3000万光年の星座ヒドラの銀河 NGC 4993 で併合している、二つの中性子星による重力波の出来事と結びつく光を初めて検出した。東部夏時間8月17日午前8時41分(日本時間8月17日午後9時41分)直後に、NASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡は、強力な爆発からの高エネルギーの光のパルスを拾い、直ちに短時間のガンマ線爆発として世界中の天文学者達に報告された。LIGOは GW170817 と呼ばれるガンマ線爆発と結びつく、二つの星の合体からの重力波を検出し、天文学者達に爆発の余波を探すのを奨励した。その後間もなく、この爆発は、ヨーロッパ宇宙機関のインテグラル衛星の追跡分析によって検出された。スウィフト(Swift)の紫外線・可視光線望遠鏡は、重力波とガンマ線爆発が検出された約15時間後の2017年8月18日に、銀河 NGC 4993 (box)で併合している中性子星によってつくり出された「キロ新星」を撮った。この源は紫外線光で予想外に明るかった。それは急速に弱まり、スウィフトが8月29日に再び見たときには紫外線でも検知できなかった。この疑似カラー合成写真は三つの紫外線フィルタでとられたイメージを結合している。中性子星は、超新星としてはるか昔に爆発した、大規模な星達が押しつぶされて残った核である。この併合している星達は、恐らく、我々の太陽より10~60パーセント大きい質量を持っていたが、大きさはワシントン D.C.より小さかった。このペアは1秒間に数百回も互いを回り、同じ周波数で重力波をつくり出した。それらは接近してまた高速で周ったので、星達は最終的に破壊され併合された。共にガンマ線爆発をつくり出し、めったに見られない「キロ新星」として燃え上がった。

 

天文学者達は、初めての重力波源の検出のX線写真を撮るために、NASAのチャンドラX線天文台を使う(Chandra)
Chandra Makes First Detection of X-Rays from a Gravitational Wave Source

チャンドラは、この重力波の出来事の余波を初めて検出した複数の天文台の一つであった。この発見は天体物理学における新しい時代の初まりを意味する。この重力波源 GW170817 は、レーザー干渉計重力波天文台 LIGO で、東部夏時間2017年8月17日午前8時41分(日本時間8月17日午後9時41分)に検出された。2秒後に、NASAのフェルミ・ガンマ線爆発モニター(GBM)が、ガンマ線の弱いパルスを検出した。その朝の後に、LIGO科学者達は、 GW170817 が二つの中性子星の融合の特徴を持っていると発表した。8月17日の夕方、地上の望遠鏡を使っている天文学者達の複数のチームが、地球から約1億 3000 万光年の銀河 NGC 4993 での、可視光線と赤外線の新しい源の検出を報告した。新しい可視光線と赤外線の源のこの位置は、フェルミと重力波源の位置に一致した。後にLIGOとヨーロッパのVirgoから情報を結合することによって確認された。続く二週間、チャンドラは、 NGC 4993 を観測し、源 GW170817 を4回別の時間に観測した。この新しいX線源は、可視光線と赤外線での源の正確な位置にあった。(以降略)

 

NASAのミッション、重力波の出来事からの最初の光を捕える (Hubble)
NASA Missions Catch First Light From a Gravitational-Wave Event

星はコアの中に鉄と同程度に重い元素を作ることができる。更に重いものは、星の爆発または二つの中性子星の衝突のような更に強力な源を必要とする。衝突する中性子星は、金、プルトニウムや様々な他の元素を産することができる。理論的には、それらはまた共に無謀な速度で螺旋を描いて併合する前に重力波を発生させる。中性子星の融合からのこの初めての重力波信号が8月17日に検出された。それは、天文学者達に初めての重力波源の位置を提供する、ガンマ線と明るい他の光を伴っていた。ハッブルは、銀河 NGC 4993 の中の1億3千万光年離れたところに輝いたこの巨大な衝突からの輝きを撮った。ハッブルは、また、エキゾチックな、放射性元素のサインを与えるかもしれない赤外線スペクトルを得た。発見の数日後に太陽に隠れた源の出現を待って、天文学者達の重力波源の分析は続くだろう。

10月18日: NASAの科学者達は、地球から約1億3千万光年の星座ヒドラに位置する銀河 NGC 4993 における二つの併合する中性子星によって、初めて、重力波の出来事と結びつく光を検出した。東部夏時間8月17日午前8時41分(日本時間8月17日午後9時41分)直後に、NASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡は、強力な爆発からの高エネルギーの光のパルスを拾い、直ちに短いガンマ線爆発として世界中の天文学者達に報告された。全米科学財団のレーザー干渉計重力波天文台(LIGO)の科学者達は、 GW170817 と呼ばれるガンマ線爆発に結びつく二つの星の衝突からの重力波を検出し、天文学者達に爆発の余波を探すことを勧めた。その後間もなく、この爆発は、追跡分析の一部としてヨーロッパ宇宙機関のインテグラル衛星によって検出された。NASAの資金提供による PanSTARRS を含む何十もの地上ベースの天文台に加えて、NASAのスウィフト、ハッブル、チャンドラ、スピッツアの各ミッションは、その後、爆発の拡大する破片の弱まって行く輝きを捕えた。


 

重力波天体が放つ光を初観測 ―日本の望遠鏡群が捉えた重元素の誕生の現場― (すばる)

日本の重力波追跡観測チーム J-GEM (Japanese collaboration of Gravitational wave Electro-Magnetic follow-up) は、2017年8月17日にアメリカの重力波望遠鏡 Advanced LIGO とヨーロッパの重力波望遠鏡 Advanced Virgo によって観測された重力波源「GW170817」の光赤外線追跡観測を、すばる望遠鏡などで行いました。その結果、重力波源の光赤外線対応天体を捉え、その明るさの時間変化を追跡することに成功しました。これは重力波源が電磁波で観測された初めての例です。
重力波信号の特徴から、GW170817 は中性子星同士の合体であり、さらに今回検出された光赤外線放射は、理論的に予測されていた中性子星合体に伴う電磁波放射現象「キロノバ (kilonova)」によるものと考えられます。今回の観測結果は、鉄より重い元素を合成する過程の一つである「r プロセス」を伴うキロノバ放射の理論予測とよく一致しており、宇宙における r プロセス元素合成現場を捉えたことを強く示唆するものです。
この光赤外線追跡観測には、すばる望遠鏡 (国立天文台)、南アフリカに設置された IRSF 望遠鏡 (名古屋大学、鹿児島大学)、ニュージーランドに設置された MOA-II 望遠鏡 (名古屋大学、大阪大学) および B&C 望遠鏡 (カンタベリー大学) などが参加しました。また「キロノバ」の理論計算にはスーパーコンピュータ「アテルイ」(国立天文台) が用いられました。この研究成果は、重力波観測と光赤外線観測の協調による「マルチメッセンジャー天文学」、さらに理論シミュレーションによって実現したものです。 (以降はヘッドラインから)


星が衝突するとき
When (Neutron) Stars Collide

このイラストレーションは二つの中性子星からはぎとられた破片の、熱い、密度の濃い、拡大する雲を示している。 この中性子の豊富な破片の中には、地球の質量の何百倍の、金、プラチナを含む、大量の宇宙で最も重い元素が押し込められている。

 

重力波天体が放つ光を初観測:日本の望遠鏡群が捉えた重元素の誕生の現場
―重力波を追いかけた天文学者たちは宝物を見つけた― (国立天文台)

10月19日: 重力波天体を追跡した天文学者たちは、キロノバを世界で初めて観測的に発見しました。太陽の1億倍も明るくて、地球の全質量の何千倍もの量の重元素や貴金属を作り出す、原子核反応のかまどです。2017年8月17日、重力波を観測するLIGO-Virgo共同実験から、全世界の90を超える天文学研究チームに警報が送られました。重力波検出器が、重力波天体GW 170817からの信号を受信したのです。その信号は、2つの中性子星からなる連星が、らせん軌道を描いて合体したときに発せられたと考えられるものでした。 (易しい解説です。以降はヘッドラインから)


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