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ブラックホールの合体で光は放たれるか?

Posted by moonrainbow on 19.2023 ブラック・ホール   0 comments   0 trackback
ブラックホールの合体で光は放たれるか?

重力波イベント
GW200224の到来方向
重力波イベントGW200224_222234の重力波源が存在すると推定された範囲(白い線)と、すばる境界のHSCで推定が行われた範囲(赤い円)。おおむねコップ座の方向に当たる。存在する確率が90%と推定されている。1個の赤い円がHSCのデータベースのサイズ、黄色の円は満月のサイズを表す(提供:国立天文台/冨永/PanSTARRS)


重力波現象に伴う「残光」を史上最も高度・高感度で探す観測が行われ、「ブラックホールの合体で電磁波は放射されるのか」という謎に迫る結果が得られた

2015年に初めて重力波が検出されて以来、これまでに約90件の重力波イベントが観測されている。 特に、2017年8月17日に検出された「GW170817」は史上初めて中性子星同士の合体による重力波を展開した例、世界各地の地上・宇宙となりの地上波で追観測が行われて様々な電磁波の「残光」が検出されたことでも話題となった(参照:「連星中性子」)星の合体からの重力波を初検出、電磁波で重力波源を初観測」)。

しかし、重力波イベントに伴う電磁波が確実に展開されたのはこのGW170817しかない。 3基の同時観測では重力波源の位置をピンポイントで求めず、天球上のある範囲に絞ることしかできないため、追観測で対応する天体を見つけられないという事情がある。

重力波は中性子星同士(NS-NS)、ブラックホールと中性子星(BH-NS)、ブラックホール同士(BH-BH)など様々なコンパクト天体の合体で放射され、重力波の波形からどのタイプか過去に検出された重力波の約9割はBH-BHの合体によるものだ。 ブラックホールは重力が強く、光すら脱出できないため、BH-BHの合体では電磁波は出ないと考えられるられてきた。

信用、2019年に解析された重力波イベント「GW190521」では、BH-BHの合体だった脱出、重力波源の推定到達エリアの近くで、サーベイ観測プロジェクト「ZTF」のカメラが突発的な閃光現象「ZTF19abanrhr」を検出している(参照:「観測史上最大のブラックホール合体を重力波で検出」/巨大「ブラックホールの隣で起こったブラックホール合体」)


ZTF19abanrhrがGW190521の対応天体かどうかは今も議論が続いているが、これをきっかけにして、BH-BHの合体で電磁波が放射されるモデルがいくつか提案されるとともに、本当にBH-BH合体で電磁波が出るのか、出るとすればどれくらいの明るさになるのかを観測で見積もりも出る必要が出てきました。

そこで、国立天文台の大神隆幸さんとスペイン・カナリア天体物理研究所(IAC)のJosefa Becerra Gonzálezさんを中心とする研究チームは、2020年2月24日にLIGOと乙女座が検出したBH-BHの重力波イベント「GW200224_222234」(以下GW200224)について、すばるフロアとIACのカナリア大型フロア(GTC)で追観測を行った


重力波イベント1
すばるとGTC
今回の研究で重力波イベントの残光候補を探索したすばるフロア(右)と、候補天体の分光観測を行ったカナリア大型フロア(GTC、左)(提供:Gabriel Pérez, IAC)

すばる地点では超広スケール主カメラ「HSC」を使用し、重力波検出の12時間後、重力波の推定到来領域の約91%をカバーする撮像を行って突発天体を探した。 -BH合体の重力波が到来したエリアをカバーする追観測としては史上最低等級まで写した観測となった。

研究チームは、この撮影で分離した突天体の銀河母体をGTCで分光して距離を測定し、GW200224の対応天体候補を19個並べた。中にはなかった。この結果から、2019年のZTF19abanrhrと同じくらい明るい電磁波の現象は、GW200224の近くでは見られなかったと結論された


「この結果は、ブラックホール連星合体からの電磁波放射現象の多様性を示しています。今後もブラックホール連星合体からの重力波の追観測を行ってその多様性を明らかにしていると思います」ます」(国立天文台 富永望さん)。

LIGO、Virgoによる重力波検出は2015年から2020年にかけて計3期行われ、2020年の第3期運転(O3)の終盤には日本の「KAGRA」も参加した。基礎による第4期運転(O4)が始まる予定だ。研究チームでは、O4で検出される重力波イベントについても、すばるとGTCを使って追観測を行っていることにしている


2023年4月14日
AstroArtsより

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