正常に動作しない中性子星のグループが物理学の限界を突破しており、天文学者はその理由を理解するのに苦労しています。現在、最近の研究により、これらの信じられないほど明るい構造に新たな光が当てられています。
それらは宇宙で最も明るい天体の 1 つであり、発見された瞬間から研究者を驚かせました。 1980 年代、天文学者は銀河の外側の部分に明るい X 線源を発見しました。これは中心から遠く離れており、ブラック ホールが支配的です。彼らはこれらの明るい構造を超高輝度 X 線源 (ULX) と呼び、当初はブラック ホールであると想定していました。しかし 2014 年、NASA の NuSTAR やその他の宇宙望遠鏡のデータにより、実際にはそうではないことがわかりました。代わりに、ULX は非常に明るい中性子星です。
中性子星は、残骸の重力崩壊によって形成された、爆発した大質量星の燃え尽きたコアです。このプロセスは非常に激しいため、陽子と電子が本質的に互いに溶け合い、中性子が生成されます。これが星の名前の由来です。
その結果、中性子星は非常に密度が高く、小さじ 1 杯の物質の重さは 10 億トンを超えます。
ブラックホールのように、周囲の物質を引き寄せます。この物質が中性子星に向かって引っ張られると、加熱されて X 線で輝きます。しかし、プロセスのある時点で、X 線の押し出しが重力の引き寄せよりも強くなり、物質が単純に押しのけられる時が来ます。この点、つまり中性子星が物質を蓄積して X 線を放出できない限界は、エディントン限界と呼ばれます。しかし、ここに問題があります。ULX と呼ばれるこれらの大質量中性子星は、エディントン限界を破っています。
新しい研究では、ブライトマンと彼の同僚は、約 2800 万光年離れた M51 としても知られるワールプール銀河のそのような ULX を分析しました。彼らの注意は、この ULX の光度の異常な落ち込みによって引き付けられました。他の考えられるすべての説明を除外した後、この低下の原因はサイクロトロン共鳴散乱と呼ばれる現象であると結論付けました。この現象は、荷電粒子 (陽子または電子) が磁場内を周回するときに発生します。
ブラック ホールには磁場がありませんが、中性子星には磁場があるため、これは M51 が実際に中性子星であることを示しています。しかし、この研究は M51 の性質についてさらに詳しく述べており、天文学者は、ULX が燃え尽きてはいけないときに燃え続けるために必要な燃料を与えるものは何かを最終的に理解することさえできるかもしれません.
ただし、サイクロトロンが電子からのものである場合、磁場は、これらの星がエディントン限界を破るのに十分なほど強力ではありません.したがって、これは重要な手がかりですが、決定的な手がかりになる場合とそうでない場合があります。
現在、研究者はさらなる調査を実施し、M51 に関するより多くの X 線データを取得し、他の ULX に関するより多くのサイクロトロンの証拠を探したいと考えています。
残念ながら、ULX の数はそれほど多くありませんが、研究者はこれらの問題の解決に懸命に取り組んでいます。難しいなぞなぞですが、解決する価値のあるものであることは間違いありません。
「中性子星を動力源とする超高輝度 X 線源の磁場強度」という研究が Nature Astronomy に掲載されました。
