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一瞬で消滅?NASAの宇宙望遠鏡が「正体不明のX線源」をとらえた!

すばる望遠鏡が撮影した渦巻銀河NGC6946。/© 国立天文台

Point

■NASAのX線宇宙望遠鏡NuSTARが、渦巻銀河NGC6946にX線の明るい輝きを捉えた

■このX線源は、10日前の観測では確認できず、またその後チャンドラX線観測衛星で観測したところ、すぐに消滅してしまった

■可視光を発していないことから超新星爆発の可能性は低く、ブラックホールか中性子星が小規模の天体を飲み込んだ、極めて珍しく極端なケースの可能性が高い

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NASAのX線宇宙望遠鏡NuSTARが、花火銀河の別名でも知られるNGC6946で謎のX線の輝きを発見しました。

それは1回目の観測では確認できず、2回目に行った10日後の観測で初めて確認されました。そして、その後別のX観測機、チャンドラX線観測衛星で調べたところ、この銀河で4番目に強いX線源であることが判明しましたが、この観測中に消滅してしまいました。

非常に短時間の間だけ輝いたこの天体は、超新星爆発が候補として浮かびますが、可視光が確認できないことからその可能性は否定されています。

謎の多いこの発見についての論文は、カリフォルニア工科大学の研究者Hannah Earnshaw氏を筆頭としたチームにより発表され、2019年8月9日に天文学の査読付き学術誌「The Astrophysical Journal」に掲載されました。

A Broadband Look at the Old and New ULXs of NGC 6946
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab20cd

ピカッと光ったX線

NGC6946は、はくちょう座の方角2250万光年ほどの位置にある銀河です。花火銀河という別名の通り、まるで線香花火のように多数の超新星爆発が起こっていて、爆発的に星形成が進んでいます。

Credit:NASA / JPL-Caltech

NuSTARは、上の図右上の青緑のポイント、太陽より遥かに重い星の超新星爆発を研究する目的で、観測を行いました。その最初の観測では、今回報告されているX線源は見つかっていませんでした。

しかし、10日後2回目の観測を行ったところ、銀河中心近くの緑色のポイント、明るいX線の輝きを発見したのです。

これは、後にチャンドラX線観測衛星により、この銀河で4番目に明るい超高輝度X線源(ULX)であることが確認されULX-4と名付けられましたが、すぐに消滅してしまったといいます。

10日間の内に、このような明るい天体が出現し、短時間で消滅する現象を捉えることは通常ありえないといいます。NuSTARの観測では、通常X線は緩やかな変化していくもので、今回のように観測するたびに大きく状態を変化させている天体を捉えることは驚きだ、と報告者のEarnshaw氏は語っています。

X線フラッシュの正体

この観測では、強いX線源ULX-4から可視光は確認できなかったといいます。超新星爆発は、昔の天文学者が生まれたての新星より明るく輝くことから、名付けた呼び名です。

そのため、このX線フラッシュが超新星爆発であった可能性は否定されます

だとすると、何が原因でしょうか?

1つの仮説は、これがブラックホールに惑星が飲み込まれたために起きた現象ではないかと考えています。惑星がブラックホールに飲み込まれた場合、潰された星の残骸は、ブラックホールの周回軌道に入り降着円盤となって回転します。それは内側ほど速い回転となり、激しい摩擦により何百万℃にも加熱されて強いX線を放つのです。

Credit:NASA/JPL-Caltech

大きな天体が飲み込まれた場合、この現象は長期間続くX線放射となります。そのため今回の短時間のX線フラッシュは、小さい星が急速にブラックホールで破壊された現象であった可能性が考えられるのです。

また別の仮設としては、中性子星が原因の可能性を考えています。

中性子星はブラックホールを形成するほど十分な質量を持たなかった星が、超新星爆発を起こした際に形成される天体です。これは非常に高密度の天体で、ブラックホール同様、物質を引き込み高速回転する円盤を生み出します。

Credit:JAXA

これはブラックホール同様の強いX線源になるものですが、中性子星は強い磁気を帯びた天体のため、非常に高速回転した場合、磁場の障壁を生み出してX線の放射を抑え込みます。これは、突然出現し、その後消滅したULX-4のX線フラッシュを十分に説明可能な現象です。

もし再び、ULX-4が輝き出すという挙動を見せた場合、この仮設が強く支持される状況となります。

どちらにせよ、今回の発見は、ブラックホールや中性子星がその強力な重力で他天体を飲み込んだ際の、より極端なケースを理解するために役立つ可能性があります。

現状では、珍しいX線フラッシュの原因は定かではありませんが、ダイナミックな宇宙の挙動では、何が起きても不思議なことではないようです。

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reference:NASA,nustar/ written by KAIN