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今夜の番組ﾁｪｯｸ
Cyg X-1：ブラックホールは、
暗闇にも生まれる？ |
| Credit: I. F. Mirabel and I. Rodrigues (IAFE, SAp/CEA) |
| 写真の説明 |
大きい星の崩壊している中心核からのブラックホールの形成は、素晴らしい超新星爆発で先導されると思われます。
とても精力的なそのような崩壊は、また、不思議な宇宙ガンマ線爆発の主な原因です。
しかし、研究者は現在、大きい星が崩壊したとき、天の川の最も有名なブラックホール（白鳥座X-1）が、全てのどんな超新星爆発でもない状況で生まれたようであると提案します。
ダイナミックな証拠は、白鳥座で素晴らしい地域のこの色彩画像にまとめられます。そして、Cyg
X-1と白鳥座OB3として知られている大きい星々（黄色の円）の集団を示します。
矢は、Cyg X-1と普通の方角の正確に計った方向と速度を、Cyg OB3の大きい星々の速度を比較しています。
並進行はCyg X-1の元祖星がそのものであったことを示します。集団メンバーの中でブラックホールになったとき、その通り道はまったく変えませんでした。
対照的に、Cyg X-1が激しい超新星で生まれたならば、それはたぶん激しい反動を受けたでしょう。そして、そのコースを変えました。
超新星ならば、Cyg X-1ブラックホールの形成による天の川内で暗いガンマ線爆発を生じさせることができたでしょうか？ |
今日の宇宙画像は、白鳥座のブラックホールです。
超新星爆発から誕生したブラックホールではなく、謎の多いブラックホールです。
関連として、Cyg X-1ブラックホール、ガンマ線爆発、５月３１日号の続きです。
5/31の続きは、忘れないうちに取り上げておこうと思い関連の機会を探っていました。
多少の難もありますが、ブラックホール関連ですから５月３１日号に戻って続きとして読んで下さい。
できるだけ系統的に画像を読み取りたいので、たぶんこれからも関連は長い文になります。
これまでのように尻切れトンボ的な関連の取り上げ方を避けたいと思っています。
複数の検索を１ページにまとめますので、ちょっと重いページになりそうです。 t.sasaki |
| Cyg X-1: Can Black Holes Form in the Dark? |
| Credit: I. F. Mirabel and I. Rodrigues (IAFE, SAp/CEA) |
| Explanation |
| The formation of a black hole from the collapsing core of a massive star
is thought to be heralded by a spectacular supernova explosion. Such an
extremely energetic collapse is also a leading explanation for the mysterious
cosmic gamma-ray bursts. But researchers now suggest that the Milky Way's
most famous black hole, Cygnus X-1, was born when a massive star collapsed
-- without any supernova explosion at all. Their dynamical evidence is
summarized in this color image of a gorgeous region in Cygnus, showing
Cyg X-1 and a cluster of massive stars (yellow circles) known as Cygnus
OB3. Arrows compare the measured direction and speed of Cyg X-1 and the
average direction and speed of the massive stars of Cyg OB3. The similar
motions indicate that Cyg X-1's progenitor star was itself a cluster member
and that its path was not altered at all when it became a black hole. In
contrast, if Cyg X-1 were born in a violent supernova it would have likely
received a fierce kick, changing its course. If not a supernova, could
the formation of the Cyg X-1 black hole have produced a dark gamma-ray
burst in the Milky Way? |
2003年06月12日号
謎のブラックホールが出現した謎
Credit: Andrew Fruchter (STScI) and NASA
画像クリックで拡大したものを見られます。
Credit: Andrew Fruchter (STScI) and NASA
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ハッブル宇宙望遠鏡が、１９９９年に撮ったGRB 990123の画像でガンマ線爆発について探ってみましょう。
ガンマ線爆発に沿って追跡することは、簡単ではありません。
天文学者は、20年以上の間これらの強力な宇宙爆発を知っていたけれども、それらが予告、概して最後の数秒の間に起こることがなく空のどんな地域からでも来るので、常につかまえにくい現象でした。
ここ複数年以内だけで、天文学者は、ガンマ線爆発がとても遠いところで強大な爆発に起因しているとわかりました。
天文学者には、爆発の向こうについては十分に根本的な過程がわかっていません。
しかし、天文学者は1999年1月23日、ついに大きい変化を掴みました。
軌道を周回する天文台と地上にある望遠鏡を使って、それが高エネルギーの放射をさらに発する間、世界中の天文学者はガンマ線爆発の可視の白熱を追跡しました。
それらは、この爆発がこれまでに記録される最も精力的な噴出で、100万の銀河の輝きと等しいということを発見しました。
Credit: Andrew Fruchter (STScI) and NASA
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Credit: C. Hergenrother, Whipple Observatory, P. Garnavich, P.Berlind,
R.Kirshner (CFA)
７０年代前半に、科学者は強いＸ線源を星座白鳥座で見つけました。
彼らは、このＸ線源がブラックホールであると考えています。
白鳥座X-1は、どこにあるでしょうか？
白鳥座X-1は、1962年に見つけられたとき、発見された最初のＸ線源のうちの1つで、星座白鳥座にあるＸ線連星です。
それが星座白鳥座で発見された最初のＸ線源であったので、白鳥座X-1(Cygnus
X-1,Cyg X-1)と呼ばれています。
可視の対象HDE226868は、視線速度曲線が週未満の少しの軌道期間を示す第9等級の青い超巨星です。
物体が強いＸ線放射体であり、そして、天体目盛りで1秒の1000分の1と同じくらい近い仲間が、ブラックホールであるかもしれないことを示唆する非常に短い時間で光とＸ線を放出して変化するという事実が観測されています。
Credit : Rob Hynes
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Credit : Space-art.co.uk
青い超巨星は、私たちの太陽よりもはるかに大きくて、超高温で熱く燃えています。
典型的青い巨星で、おそらく太陽の質量の10倍あり、私達の局地的な星の2から4倍の表面の温度を持っています。
なぜ、青い巨人は、それほど大きいのでしょうか？
それらが多くの物質を持つので、大きいという単純な事実によります。
人は、星明りを生み出すために融合する水素ガスで青い巨星が、非常に長い生涯であると思うかもしれません。
実際、これは事例ではありません。
星は、とても大きくて燃料である物質をとても速く燃やします。
実際、青い巨星の生涯は、太陽よりも非常に短いものです。
これは、超巨星、私たちの太陽と木星の関係を示します。
右上を拡大したのが右下で、順に太陽、木星、地球の相対的な大きさです。
左半分近くを占めているのが、典型的な青い超巨星です。
Credit : Astro.soton.ac.uk
ブラックホールが、本当に白鳥座にあるのでしょうか？
科学者は、これが本当にブラックホールであるかどうか、知りません。
それは、小さい星で光波長で見るにはあまりにかすかであるか、あるいは、おそらく、惑星または岩のかたまりの大きさに分類できるものでしょう。
さらに、物体はあまりに星の割に小さいです。
より正当な説明は、物体が中性子星または白色矮星であるということです。
中性子星は、通常非常に規則的で異なったパルスを持っています。
白鳥座X-1の観測では、しかし規則性または定期性を示しません。
それらは、反復するパターンを持たなくて、均等に短くて長い時間目盛りで変化するようです。
今後の継続的な観測により、さらに詳しいことがわかるかもしれません。
現在のところは、連星の体系でブラックホールのようであるけれども対象があまりにも小さすぎるとしか分かっていません。
ＮＡＳＡハッブル宇宙望遠鏡イメージング分光写真（STIS）が、最も強力な宇宙爆発からの速く弱まっている可視光快速球の眺めを記録しました。
この宇宙爆発は記録破りでした。
短い瞬間に関する爆風からの光は、10京(1000兆の100倍)の星々の発光に相当しました。
最初の爆発は、1999年1月23日に起こったガンマ線の激しい爆発から始まりました。
1月23日の早朝に、軌道を周回しているＮＡＳＡのコンプトン・ガンマ光線天文台に搭載した爆発と一時的現象原測定装置（BATSE）のガンマ線爆発探知器が、明るいガンマ線爆発の始まりを感知しました。
BATSEのコンピュータは、大まかな位置を決定して、爆発したガンマ光線からの電波の位置がネットワーク（GCN）でメリーランド州グリーンベルトに拠点を置くＮＡＳＡのゴダード宇宙飛行センターで統合しました。
GCNは、世界中至る所の地上天文台にいる天文学者に直ちに位置を送り届けました。
ちょうど22秒後にニューメキシコ州ロスアラモスにあるミシガン大学のカール・アカロフ博士の率いるチームがロボット光学一時的現象調査測定装置（ROTSE）を操作して、爆発が見つかった空の寄せ集め写真を撮りました。
爆発が報告された範囲の中で画像の連続は、明るくなっている新星を明かしました。
5秒後に、爆発は、人の目で見るには１６倍もかすか過ぎるけれどもアマチュア望遠鏡で簡単に見える９等級の最高の明るさに達しました。
ハッブルが、2月8日と9日に観察をしたとき、爆風はその本来の明るさの400万分の1にすでに弱まりました。
宇宙望遠鏡は、観測可能な宇宙の範囲の遠くに位置する銀河に３分の２まで埋まり弱まっている火球を撮りました。
ハッブルの解像度は、銀河が典型的な螺旋や楕円形でないことを示します。
それは、火球の明るい白い小塊より上に広がっている指のようなフィラメントとして現れます。
銀河は、もう一つの銀河との衝突によって変形するかもしれません。
気体雲が、熱され圧縮されて急速な星の誕生を誘発します。そして、生まれたての何百万もの星々を引き起こします。
このいわゆる星の爆発活動の存在は、ホスト銀河が非常に青いことを明らかにするハッブルとケック望遠鏡画像で強く裏づけられます。
これは、多数の青い生まれたての星々を含むことを意味します。
活発な星の形成が起こる所で、宇宙望遠鏡の観察はさらにこれらの不思議で強力な爆発が起こるという予感を裏づけます。
ガンマ線爆発は、一対の中性子星またはブラックホールの合併または非常に激しい爆発をしている星として理論づけられたタイプのハイパー新星(超新星とはまた異なります)によってつくられるかもしれません。
ガンマ線爆発は、１日につきおよそ1回、破裂します。
それらを現在探している望遠鏡の連合によって、天文学者がこれらの不思議な出来事を説明するモデルを磨くために爆発のより多くの詳細を学ぶことができています。
赤色巨星から超新星まで、高い質量の星々の進化で通る道があります。
私たちの太陽より５倍かそれ以上の大きい星々が、一旦、赤色巨星段階に達するならば、炭素原子がヘリウム原子の融合から作られて、中核の温度が上昇します。
重力は温度を増加させて更なる融合過程を進ませて、炭素原子を引き合わせ続けます。そして、酸素、窒素と最終的には鉄を形成します。
核が本質的に正当な鉄を含むとき、融合することで何も残しません。
鉄の核の構造のため、それは自続反作用でより重い元素に融合することができます。
核の中の融合は、終わります。
1秒未満で星は、重力崩壊の最後の段階を開始します。
鉄原子が一緒に押しつぶされて、中核の温度は1000億度以上まで上がります。
核間の反発する力は重力を乗り越えて、核は爆発の衝撃波である超新星爆発で、星の中心から外へはね返します。
衝撃は、星の外の層で物質を遭遇させて、物質は熱されます。そして、新しい元素と放射性同位元素を形成するために融合します。
普通の元素の多くが星々の核で核融合によって作られる一方で、重い元素の多くを形成するには超新星爆発の不安定な条件が必要です。
衝撃波は、空間にこの物質を外へ進ませます。
星から離れて爆発する物質は、現在超新星面影として知られています。
熱い物質、放射性同位元素、爆発した星の残った核だけではなくＸ線とガンマ線を発生します。
さらに理解を進めるには、原始星、ライフサイクル、主系列星、赤色巨星、白色矮星、黒い矮星、超新星、中性子星、パルサー、ブラックホール、融合、元素、同位元素、Ｘ線、ガンマ線等について関連する主題があります。
2003年01月01日からの宇宙画像
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３Ｄ立体画像の付録です。交差法で立体的に見るには、左右の画像の中間(画像下の真ん中の黒点の上)に両目の焦点を合わせます。いわゆる、寄り目にします。平行法で立体的に見るには、左右のそれぞれの画像の下にある黒点の上の真ん中あたりに視線を持っていきます。このときには、両方の画像が、ぼんやりと見えるように画面をつき抜いてその先に焦点を当てるつもりで見ます。
ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。
