「BOAT」（史上最も明るい）という愛称で呼ばれるガンマ線バーストは、最大13テラ電子ボルトに達するエネルギーのガンマ線を放射していることが、この放射を研究した科学者の共同研究によって明らかになった。
ガンマ線バーストは、137億7000万年前に起きたビッグバン（時の始まりを示す爆発）に次ぐ、宇宙で最も明るい爆発です。BOATは、2022年10月9日の朝、チリにある国立科学財団NOIRLabが運用するジェミニ南望遠鏡によって検出されました。正式名称はGRB 221009Aです。地球から24億光年離れた場所で発生し、非常に長い持続時間を示し、これまで記録されたどのガンマ線バーストの70倍もの明るさを誇りました。
BOATの驚異的な明るさは3月に確認されました。史上最高輝度というわけではないものの、当時、ある研究者は「人類文明の始まり以来、X線とガンマ線エネルギーの最も明るいバーストとなる可能性が高い」と述べました。これは1万年に一度の確率で発生する現象であり、科学的観測には絶好の機会です。
今回、LHAASOコラボレーション（大型高高度空気シャワー観測所の略）は、BOATから極めて高エネルギーのガンマ線が検出されたことを報告しました。ガンマ線バーストを発生させた恒星は太陽の20倍以上の重さで、バーストは数百秒間続きました。本日Science Advances誌に掲載された論文によると、同コラボレーションは、イベント開始から3.5分から15分の間に、3テラ電子ボルトを超えるエネルギーを持つガンマ線を140個以上観測したと報告しています。これらのガンマ線は、中国四川省のLHAASO-KM2A検出器によって検出されました。
ガンマ線バーストの残光の標準モデルでは、「残光放射は、高速で移動する噴出物が周囲のガスと衝突することで発生し、高速衝撃波によって電子が極めて高いエネルギーまで加速されます」と、中国科学院高エネルギー物理研究所および天府宇宙線研究センターの物理学者で筆頭著者のSongzhan Chen氏は、ギズモードへのメールで述べています。これらの電子はさらに周囲の光子と衝突し、高エネルギーガンマ線放射を生成します。
「理論的には、これらの光子のエネルギーが高ければ高いほど、放射強度はより速く減衰するはずです」とチェン氏は付け加えた。「しかし、今回のLHAASOによる高エネルギー放射スペクトルの精密測定により、GRB放射は13 TeVまで広がり、減衰の兆候は見られなかったことが明らかになりました。したがって、このスペクトルはGRB残光の標準モデルに疑問を投げかけており、GRB残光中の約10 TeVの光子は、より複雑な粒子加速プロセス、あるいは新たな放射メカニズムによって生成される可能性があることを示唆しています。」
BOATのさらなる調査により、その起源や周囲の宇宙への影響、さらには地球への影響について、より詳細な情報が明らかになる可能性が高い。Nature Communications誌に昨日掲載された別の論文によると、BOATは地球の電離層上層に擾乱を引き起こした可能性もあり、これは地球のオゾン層を短期間で実質的に破壊する可能性がある。
LHAASOは2021年に完成し、今後20年間の運用が予定されているため、今後さらに多くのガンマ線バーストの分析が行われるだろうとチェン氏は付け加えた。しかし、BOATほど明るく輝くガンマ線バーストは存在しないかもしれない。
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