NASA의 은퇴한 Compton 임무는 초무거운 중성자 별을 밝힙니다.

[아름이]

NASA의 은퇴한 Compton 임무는 초무거운 중성자 별을 밝힙니다.
날짜:
2023년 1월 9일
원천:
NASA/고다드 우주 비행 센터
요약:
짧은 감마선 폭발(GRB)이라고 불리는 강력한 폭발에 대한 보관된 관찰을 연구하는 천문학자들은 초무거운 중성자별이 블랙홀로 붕괴되기 직전에 잠시 존재했음을 나타내는 빛의 패턴을 발견했습니다. 이 순간적이고 거대한 물체는 두 개의 중성자 별의 충돌로 형성되었을 가능성이 있습니다.

짧은 감마선 폭발(GRB)이라고 불리는 강력한 폭발에 대한 보관된 관찰을 연구하는 천문학자들은 초무거운 중성자별이 블랙홀로 붕괴되기 직전에 잠시 존재했음을 나타내는 빛의 패턴을 발견했습니다. 이 순간적이고 거대한 물체는 두 개의 중성자 별의 충돌로 형성되었을 가능성이 있습니다.

"우리는 NASA의 Neil Gehrels Swift 천문대, Fermi 감마선 우주 망원경 및 Compton 감마선 천문대에서 감지된 700개의 짧은 GRB에서 이러한 신호를 찾았습니다."라고 University of Maryland, College Park(UMCP)의 연구원인 Cecilia Chirenti는 설명했습니다. 그리고 시애틀에서 열린 미국 천문 학회 241차 회의에서 연구 결과를 발표한 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터. "우리는 1990년대 초 Compton이 관찰한 두 번의 폭발에서 이러한 감마선 패턴을 발견했습니다."

Chirenti가 이끄는 결과를 설명하는 논문은 과학 저널 Nature 에 1월 9일 월요일에 발표되었습니다 .

중성자별은 거대한 별의 핵이 연료가 고갈되어 붕괴할 때 형성됩니다. 이것은 초신성 폭발에서 별의 나머지 부분을 날려 버리는 충격파를 생성합니다. 중성자별은 일반적으로 태양보다 더 많은 질량을 도시 크기의 공으로 포장하지만 특정 질량을 초과하면 블랙홀로 붕괴해야 합니다.

콤튼 데이터와 컴퓨터 시뮬레이션은 태양 질량의 거의 2.1배에 달하는 J0740+6620으로 알려진 가장 무겁고 정확하게 측정된 중성자별보다 20% 더 많은 메가 중성자별을 밝혀냈습니다. 초무거운 중성자별은 또한 일반적인 중성자별 크기의 거의 두 배 또는 맨해튼 섬 길이의 약 두 배입니다.

메가 중성자 별은 분당 거의 78,000회 회전하며 이는 기록상 가장 빠른 펄서인 J1748-2446ad 속도의 거의 두 배입니다. 이 빠른 회전은 물체가 더 붕괴되지 않도록 잠시 동안 지원하여 수십 분의 1초 동안만 존재하도록 허용한 후 눈 깜박임보다 빠르게 블랙홀을 형성합니다.

"우리는 짧은 GRB가 궤도를 도는 중성자 별이 함께 충돌할 때 형성되고 결국 블랙홀로 붕괴된다는 것을 알고 있지만 정확한 사건 순서는 잘 이해되지 않습니다."라고 UMCP 및 공동 공동 천문학 교수인 Cole Miller는 말했습니다. - 논문의 저자. "어느 시점에서 초기 블랙홀은 가장 높은 에너지 형태의 빛인 감마선의 강렬한 섬광을 방출하는 빠르게 움직이는 입자 제트와 함께 분출하며 우리는 그것이 어떻게 발전하는지 더 알고 싶습니다."

짧은 GRB는 일반적으로 2초 미만 동안 빛나지만 1년 동안 우리 은하의 모든 별이 방출하는 것과 비슷한 에너지를 방출합니다. 그들은 10억 광년 이상 떨어진 곳에서 감지될 수 있습니다. 중성자별을 병합하면 점점 더 많은 지상 관측소에서 감지할 수 있는 시공간의 잔물결인 중력파도 생성됩니다.

이러한 합병에 대한 컴퓨터 시뮬레이션은 중성자 별이 합쳐짐에 따라 중력파의 주파수가 1,000헤르츠를 초과하는 갑작스러운 점프를 보인다는 것을 보여줍니다. 이러한 신호는 기존 중력파 관측소가 감지하기에는 너무 빠르고 희미합니다. 그러나 Chirenti와 그녀의 팀은 유사한 신호가 짧은 GRB에서 나오는 감마선 방출에 나타날 수 있다고 추론했습니다.

천문학자들은 이러한 신호를 준주기 진동 또는 줄여서 QPO라고 부릅니다. 예를 들어 소리굽쇠의 꾸준한 울림과 달리 QPO는 시간이 지남에 따라 변하거나 사라지는 여러 개의 가까운 주파수로 구성될 수 있습니다. 감마선과 중력파 QPO는 둘 다 두 개의 중성자 별이 합쳐지면서 소용돌이치는 물질의 소용돌이에서 발생합니다.

Swift 및 Fermi 버스트에서 감마선 QPO가 구체화되지는 않았지만 1991년 7월 11일과 1993년 11월 1일에 Compton의 BATSE(Burst And Transient Source Experiment)에서 기록된 두 개의 짧은 GRB가 적합합니다.

BATSE 장비의 더 넓은 영역은 이러한 희미한 패턴을 찾는 데 우위를 점했습니다. 팀은 우연히 발생하는 이러한 신호의 결합 확률을 3백만분의 1 미만으로 평가합니다.

"이 결과는 중력파 관측소에 의한 초거대 중성자별의 향후 측정을 위한 무대를 설정했기 때문에 매우 중요합니다."라고 작업에 참여하지 않은 워싱턴의 조지 워싱턴 대학 물리학과 학과장 Chryssa Kouveliotou가 말했습니다.

2030년대까지 중력파 탐지기는 킬로헤르츠 주파수에 민감하여 초대형 중성자별의 짧은 수명에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것입니다. 그때까지는 민감한 감마선 관측과 컴퓨터 시뮬레이션이 이를 탐색하는 데 사용할 수 있는 유일한 도구로 남아 있습니다.

Compton의 BATSE 장비는 Alabama주 Huntsville에 있는 NASA의 Marshall Space Flight Center에서 개발되었으며 감마선 폭발이 우리 은하계 너머에서 발생했다는 최초의 강력한 증거를 제공했습니다. 거의 9년 동안 운영된 후, Compton Gamma Ray Observatory는 2000년 6월 4일 궤도에서 벗어나 지구 대기권에 진입하면서 파괴되었습니다.

Goddard는 Swift 및 Fermi 임무를 모두 관리합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/