どうも！宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。今回は「史上最強クラスのガンマ線バーストを観測」というテーマで動画をお送りしていきます。●ガンマ線バーストの基本情報本題に入る前に、まずはガンマ線バーストについて基本的な情報を解説していきたいと思います。○ガンマ線とは何かガンマ線バーストとは、ガンマ線が短期間で爆発的に放出される現象のことです。では「ガンマ線」とは一体何なのでしょうか？画像のキャプションを追加する私たちが目にする光は、「電磁波」と呼ばれるものの一種です。電磁波は波なので波長があり、この波長が長いと電波、赤外線などと呼ばれ、逆に短いと紫外線、X線、ガンマ線などと呼ばれます。このような電磁波にもエネルギーがあり、波長が短いほど高エネルギーになります。そのためX線やガンマ線は高エネルギーで有害な放射線の一種となります。中でもガンマ線は最も高エネルギーな電磁波です。そんなただでさえ強力なガンマ線が膨大な量放出されるガンマ線バーストは、とてつもなく高エネルギーな現象です。大質量の星が死んだ際に起こる「超新星爆発」と並び、宇宙最強クラスの高エネルギー現象とされています。○即時放射と残光画像のキャプションを追加するガンマ線バーストは、最初の短い期間だけ膨大なエネルギーのガンマ線が放射される「即時放射」と、その後X線や可視光、電波など様々な波長の電磁波が長期間、次第に弱まりながら放射される「残光」に、段階的に分けられます。ガンマ線バーストは、ブラックホールが形成された際に発生する現象であると考えられています。ブラックホール形成時、ブラックホールの両極から水素などのガスが光速に極めて近い速度でジェットとして放射されます。一般的には、ジェット内のガス同士が衝突することで即時放射が起こり、その後ジェットが周囲の物質と衝突することで、残光が放射されると考えられています。ガンマ線バーストは一般的に、数ミリ秒～数十秒ほど継続する即時放射によって、太陽が100億年の生涯を通して放出する総エネルギーと同等かそれ以上のエネルギーを放出してしまう、宇宙最強の爆発現象とされています。○ガンマ線バーストの分類と発生条件ガンマ線バーストの中でも、即時放射の継続期間が2秒以上のものは「ロングガンマ線バースト」、それ未満のものは「ショートガンマ線バースト」と分類されており、その分類ごとに発生メカニズムが異なると考えられています。画像のキャプションを追加するロングガンマ線バーストは、超大質量の恒星が一生を終える際、星の核が自身の重力で崩壊してブラックホールが形成される際に放出されるとされます。その際、超新星爆発も発生します。画像のキャプションを追加する一方ショートガンマ線バーストは、中性子星やブラックホールなどの超高密度なコンパクト天体同士が衝突する際に発生すると考えられています。どちらも非常にダイナミックな現象絡みです。●観測史上最強のGRBが発生!?画像のキャプションを追加する2022年10月9日とつい先日、前例がないほど大規模なガンマ線バーストが発生したと大きな話題になっています。こちらは可視光で捉えた今回のバーストの実写映像で、約10時間すると非常に暗くなっている様子が見て取れます。「GRB221009A」と呼ばれる今回のガンマ線バーストは、様々な点で一般的なガンマ線バーストと異なっています。まず、今回のガンマ線バーストは発生した場所が地球からいて座の方向に約24億光年彼方で発生しており、これは一般的なガンマ線バーストと比べて極めて近い距離になります。距離が近い分、多くの情報が得られます。そして今回のガンマ線バーストは、距離に関係なく極めて高いエネルギーを放っていることも判明しています。飛来した電磁波が持つエネルギーは、「eV(電子ボルト)」という単位で表現されます。可視光の持つエネルギーが数eV程度、一般的なガンマ線バーストの即時放射で放たれるガンマ線のエネルギーは1000～100万eVとされています。画像のキャプションを追加するそれに対して今回のガンマ線バーストで放たれたガンマ線が持つエネルギーは、最大でなんと18兆eVに達していたそうです。10兆eVを超えるエネルギーを持つガンマ線バーストが観測されたのは、史上初めてとのことです。強力なガンマ線が到来したことにより、なんと地球の長波ラジオの通信を乱す影響を及ぼしたそうです。遥か24億光年彼方のガンマ線バーストで地球に悪影響が出る辺り、その危険性が改めて伺えますね。画像のキャプションを追加するそして今回のガンマ線バーストは即時放射の継続時間も類を見ない長さであり、なんと1000秒以上継続したそうです。ロングガンマ線バーストに分類されるので、太陽より遥かに重い恒星が強烈な超新星爆発を起こし、ブラックホールを生成させた現象がバーストの由来であると考えられています。画像のキャプションを追加する今回のガンマ線バーストの残光では、あらゆる波長の電磁波が記録破りの強度で到来しているそうです。この画像は今回のバーストの残光を捉えた画像です。中心の発生源から同心円状に広がるリングは、私たちが住む天の川銀河内にある目に見えない塵の雲に、発生源から到来したX線が散乱し、それが地球に届くことで、このように見えています。このように数々の特異な特徴を持っており、このようなガンマ線バーストを調べることでその発生メカニズム、さらにはブラックホールの形成メカニズムやダークマターの検証など、多くの分野の理解が進むと期待されています。このことから、研究者によると今回のガンマ線バーストは「100年に1度の好機である」と表現されています。ですがガンマ線バーストは高エネルギーすぎるため、近すぎる場所で起こる事は地球上の生命にとって好ましくありません。いではガンマ線バーストが地球に直撃するとどうなるのかを科学的に解説し、シミュレーションソフトを使って地球に照射する検証もしています。今再生中の動画の概要欄もしくは終了画面から併せてご覧ください！ということで今回は、ガンマ線バーストの一般的な理解と、10月9日に検出された過去最強レベルのガンマ線バーストについて解説させていただきました。https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/story/newsletter/keywords/12/04.html
https://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/72839
https://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/gammaray_extinction.html
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-swift-fermi-missions-detect-exceptional-cosmic-blast
https://noirlab.edu/public/news/noirlab2224/
https://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/~cta/grb.html
https://www.jps.or.jp/books/gakkaishi/2021/05/76-05_278researches1.pdf

今回は「史上最強クラスのガンマ線バーストを観測」というテーマで動画をお送りしていきます。

●ガンマ線バーストの基本情報

本題に入る前に、まずはガンマ線バーストについて基本的な情報を解説していきたいと思います。

○ガンマ線とは何か

ガンマ線バーストとは、ガンマ線が短期間で爆発的に放出される現象のことです。

では「ガンマ線」とは一体何なのでしょうか？

私たちが目にする光は、「電磁波」と呼ばれるものの一種です。

電磁波は波なので波長があり、この波長が長いと電波、赤外線などと呼ばれ、逆に短いと紫外線、X線、ガンマ線などと呼ばれます。

このような電磁波にもエネルギーがあり、波長が短いほど高エネルギーになります。

そのためX線やガンマ線は高エネルギーで有害な放射線の一種となります。

中でもガンマ線は最も高エネルギーな電磁波です。

そんなただでさえ強力なガンマ線が膨大な量放出されるガンマ線バーストは、とてつもなく高エネルギーな現象です。

大質量の星が死んだ際に起こる「超新星爆発」と並び、宇宙最強クラスの高エネルギー現象とされています。

○即時放射と残光

ガンマ線バーストは、最初の短い期間だけ膨大なエネルギーのガンマ線が放射される「即時放射」と、その後X線や可視光、電波など様々な波長の電磁波が長期間、次第に弱まりながら放射される「残光」に、段階的に分けられます。

ガンマ線バーストは、ブラックホールが形成された際に発生する現象であると考えられています。

ブラックホール形成時、ブラックホールの両極から水素などのガスが光速に極めて近い速度でジェットとして放射されます。

一般的には、ジェット内のガス同士が衝突することで即時放射が起こり、その後ジェットが周囲の物質と衝突することで、残光が放射されると考えられています。

ガンマ線バーストは一般的に、数ミリ秒～数十秒ほど継続する即時放射によって、太陽が100億年の生涯を通して放出する総エネルギーと同等かそれ以上のエネルギーを放出してしまう、宇宙最強の爆発現象とされています。

○ガンマ線バーストの分類と発生条件

ガンマ線バーストの中でも、即時放射の継続期間が2秒以上のものは「ロングガンマ線バースト」、それ未満のものは「ショートガンマ線バースト」と分類されており、その分類ごとに発生メカニズムが異なると考えられています。

ロングガンマ線バーストは、超大質量の恒星が一生を終える際、星の核が自身の重力で崩壊してブラックホールが形成される際に放出されるとされます。

その際、超新星爆発も発生します。

一方ショートガンマ線バーストは、中性子星やブラックホールなどの超高密度なコンパクト天体同士が衝突する際に発生すると考えられています。どちらも非常にダイナミックな現象絡みです。

●観測史上最強のGRBが発生!?

2022年10月9日とつい先日、前例がないほど大規模なガンマ線バーストが発生したと大きな話題になっています。

こちらは可視光で捉えた今回のバーストの実写映像で、約10時間すると非常に暗くなっている様子が見て取れます。

「GRB221009A」と呼ばれる今回のガンマ線バーストは、様々な点で一般的なガンマ線バーストと異なっています。

まず、今回のガンマ線バーストは発生した場所が地球からいて座の方向に約24億光年彼方で発生しており、これは一般的なガンマ線バーストと比べて極めて近い距離になります。

距離が近い分、多くの情報が得られます。

そして今回のガンマ線バーストは、距離に関係なく極めて高いエネルギーを放っていることも判明しています。

飛来した電磁波が持つエネルギーは、「eV(電子ボルト)」という単位で表現されます。

可視光の持つエネルギーが数eV程度、一般的なガンマ線バーストの即時放射で放たれるガンマ線のエネルギーは1000～100万eVとされています。

それに対して今回のガンマ線バーストで放たれたガンマ線が持つエネルギーは、最大でなんと18兆eVに達していたそうです。

10兆eVを超えるエネルギーを持つガンマ線バーストが観測されたのは、史上初めてとのことです。

強力なガンマ線が到来したことにより、なんと地球の長波ラジオの通信を乱す影響を及ぼしたそうです。

遥か24億光年彼方のガンマ線バーストで地球に悪影響が出る辺り、その危険性が改めて伺えますね。

そして今回のガンマ線バーストは即時放射の継続時間も類を見ない長さであり、なんと1000秒以上継続したそうです。

ロングガンマ線バーストに分類されるので、太陽より遥かに重い恒星が強烈な超新星爆発を起こし、ブラックホールを生成させた現象がバーストの由来であると考えられています。

今回のガンマ線バーストの残光では、あらゆる波長の電磁波が記録破りの強度で到来しているそうです。

この画像は今回のバーストの残光を捉えた画像です。

中心の発生源から同心円状に広がるリングは、私たちが住む天の川銀河内にある目に見えない塵の雲に、発生源から到来したX線が散乱し、それが地球に届くことで、このように見えています。

このように数々の特異な特徴を持っており、このようなガンマ線バーストを調べることでその発生メカニズム、さらにはブラックホールの形成メカニズムやダークマターの検証など、多くの分野の理解が進むと期待されています。

このことから、研究者によると今回のガンマ線バーストは「100年に1度の好機である」と表現されています。

ですがガンマ線バーストは高エネルギーすぎるため、近すぎる場所で起こる事は地球上の生命にとって好ましくありません。

以下の動画ではガンマ線バーストが地球に直撃するとどうなるのかを科学的に解説し、シミュレーションソフトを使って地球に照射する検証もしています。併せてご覧ください！