天体物理学者は、中性子星とブラック ホールのらせん状の合体をついに観測しました。大変動のイベントは、LIGO/Virgo/KAGRA の共同作業によって重力波信号で目撃され、これらのとらえどころのない巨大な「混合」イベントの 1 つが発見され、その性質が確認されたのは初めてです。バスと同じように、1 つが来るのを待ってから、2 つが同時に到着します。
研究者はまた、最初のイベントからわずか 10 日後に、同じ性質の別のイベントからの重力波信号を検出しました。この信号は、2020 年 1 月 5 日と 2020 年 1 月 15 日にそれぞれ LIGO/Virgo によって検出されました。
恒星残骸連星間には、中性子星と中性子星の合体、ブラックホールとブラックホールの合体、中性子星とブラックホールの合体または混合合体という 3 つのタイプの合体があるため、この発見は重要です。カテゴリは、これまで検出されなかった唯一のものであり、かなりとらえどころのないものであることが証明されています.
フランスのニースにあるコートダジュール天文台の CNRS 研究者である Astrid Lamberts は、次のように述べています。 「これらの星系がいくつ存在するか、どれくらいの頻度で合体するか、なぜ天の川銀河にまだ例が見られないのかを、ようやく理解し始めることができます。」
別々の混合イベントからのこれらの信号の検出は、LIGO/Virgo コラボレーションが最初に重力波を検出してからわずか 6 年後に行われ、1 世紀前のアインシュタインの一般相対性理論による時空の構造の波紋に関する予測を確認しました。
さらなる観測が必要ですが、チームによって生成された結果は、天文学者や天体物理学者が、これらのとらえどころのない合体が発生するシステムについての知識を深めるのに役立つ可能性があります.
「重力波により、ブラック ホールのペアと中性子星のペアの衝突を検出することができましたが、ブラック ホールと中性子星との混合衝突は、コンパクトな天体の合体の家族像のとらえどころのない欠けている部分でした」と Chase は言います。ノースウェスタン大学の大学院生、キンボール。 「この図を完成させることは、コンパクトな天体の形成と連星の進化に関する多数の天体物理モデルを制約する上で非常に重要です。これらのモデルに固有のものは、ブラック ホールと中性子星が融合する速度の予測です。
Kimball は、Astrophysical Journal Letters に掲載された研究の共著者です。 また、LIGO Scientific Collaboration (LSC)、Virgo Collaboration、神岡重力波検出器 (KAGRA) プロジェクトの研究者を含むチームの一員です。
10 億年の重力波信号信号
重力波の検出に関して最も驚くべきことの 1 つは、時空の構造の中でこれらの小さな波紋を検出するために、機器がどれだけ正確でなければならないかということです。 2015 年の最初の重要な検出以来、LIGO レーザー干渉計の国立科学財団 (NSF) のオペレーターと、イタリアの Virgo 検出器のカウンターパートは、ブラック ホールのペアと中性子星の連星間の合体から 50 以上の重力波信号を検出しました。
1 月 5 日に共同で発見された最初の中性子星とブラック ホールの混合混合星は、太陽の 6 倍の質量のブラック ホールと中性子星の合体の結果であると考えられています。私たちの星の1.5倍の質量。 GW200105 と指定されたイベントは、地球から 9 億光年離れた場所で発生し、ルイジアナ州リビングストンにある LIGO 検出器で強い信号として検出されました。
ワシントン州ハンフォードにある LIGO Livingstone のパートナー検出器は、当時オフラインだったため、信号を逃しました。一方、乙女座は信号をキャッチしましたが、ノイズによって多少不明瞭になりました。マックス プランク重力物理学研究所 (AEI) の天体物理学および宇宙論的相対性理論部門のグループ リーダーである Harald Pfeiffer は、次のように述べています。ドイツ、ポツダム。 「それはすべての厳格な品質チェックに合格し、3 回目の観測実行で確認されたすべてのノイズ イベントから際立っています。」
GW200105 が 1 つの検出器によってのみ強く検出されたという事実は、特定することを困難にします。国際チームは、月の約 34,000 倍の大きさの領域から来たことを確認することしかできませんでした.
、その最大質量を推測することができます」とAEIのポスドク研究員であるBhooshan Gadreは言います。 「このような連星系で予想される中性子星質量の理論的予測とこの情報を組み合わせることで、中性子星が最も可能性の高い説明であると結論付けています。」地球から 10 億光年離れた場所で、その信号は LIGO 検出器と Virgo 検出器の両方によって発見されました。これは、チームが GW200115 と名付けられた合併をより正確に、地球の月の約 3,000 倍の大きさの空の領域に位置付けることができたことを意味します。この 2 回目の合体は、太陽の 9 倍の質量を持つブラック ホールと、太陽のほぼ 2 倍の大きさの中性子星との間で発生したと考えられています。
これらのブラック ホールはメッシー イーターではありませんでした
異常な距離が関係しているため、天文学者は、従来の天文学の基礎となっている電磁スペクトルのいずれかの合併をまだ確認していません。この出来事はほとんどすぐに知らされたにもかかわらず、天文学者は合体を示す明確な光の閃光を見つけることができなかった.それがどの波長で観測されるか、または追跡観測を試みるために使用される望遠鏡がどれほど強力であるかに関係なく.
これらの出来事から光が見えなかった別の可能性も残っています。電磁放射に信号がないのは、これらの合体の中性子星の要素がブラック ホールのパートナーによって丸ごと飲み込まれたためである可能性があります。
「これらは、ブラック ホールがクッキー モンスターのように中性子星をむしゃむしゃ食べたり、かけらを飛ばしたりするような出来事ではありませんでした」と、ウィスコンシン大学ミルウォーキー校の教授であり、LIGO 科学コラボレーションのスポークスパーソンであるパトリック ブレイディはカラフルに説明します。 「その『飛び回る』ことが光を生み出すのですが、これらのケースではそれが起こったとは考えていません。」
これらは、そのような混合合併の確認された最初の 2 つの例ですが、過去に重力波信号によって発見された容疑者がいます。 2019 年 8 月には、GW190814 と呼ばれる信号が検出されました。これは、研究者によると、23 太陽質量のブラック ホールと約 2.6 太陽質量の天体との衝突に関係しているとのことです。この 2 番目の天体は、知られている中で最も重い中性子星か、これまでに発見された中で最も軽い知られているブラック ホールのいずれかであった可能性があります。そのあいまいさのために、この信号は未確認のままでした。なぜなら、混合合併イベントの産物であり、他の同様の発見が同様のあいまいさに悩まされてきたからです。このような衝突が、地球から 10 億光年の距離内で月に約 1 回の頻度で発生するという現在の推定が正しい場合。
彼らはまた、そのような連星の起源の発見に着手することもでき、そのようなイベントが発生すると考えられている提案された場所の 1 つまたは 2 つを排除する可能性があります:星の連星系、若い星団を含む密集した星の環境、および銀河の中心。
これらの調査の鍵となるのは、重力波検出器として機能するレーザー干渉計の 4 回目の観測で、2022 年夏に開始される予定です。
「LIGO、Virgo、KAGRA の検出器グループは改善しています。彼らの検出器は、2022 年夏に開始される予定の次の観測実行に備えています」と Brady 氏は締めくくります。 「感度が向上したことで、合体波を 1 日 1 回まで検出し、ブラック ホールや中性子星を構成する超高密度物質の特性をより正確に測定できるようになることを期待しています。」
