ガンマ線: 宇宙で最も強い放射線

これは、NASA のフェルミ望遠鏡で見たガンマ線の空です。すべての明るい光源は、1 GeV (ギガ電子ボルト) を超える強度のガンマ線を放出しています。クレジット: NASA/DOE/Fermi LAT コラボレーション

誰もが電磁スペクトルについて聞いたことがあるでしょう。これは、電波やマイクロ波から紫外線やガンマ線まで、光のすべての波長と周波数の集まりです。私たちが見る光は、スペクトルの「可視」部分と呼ばれます。残りの周波数と波は私たちの目には見えませんが、特別な機器を使用して検出できます.

ガンマ線は、スペクトルの中で最もエネルギーの高い部分です。それらは、最も短い波長と最も高い周波数を持っています。これらの特性は、生命にとって非常に危険ですが、天文学者に 多く 宇宙でそれらを放出するオブジェクトについて。宇宙線が大気に衝突し、ガス分子と相互作用するときに生成されるガンマ線は、地球上で発生します。また、特に核爆発や原子炉での放射性元素の崩壊の副産物でもあります。

ガンマ線は常に致命的な脅威とは限りません。医学では、ガンマ線は (とりわけ) がんの治療に使用されています。しかし、これらのキラー光子の宇宙源があり、長い間天文学者にとって謎のままでした.これらの高エネルギー放射を検出して研究できる望遠鏡が作られるまで、彼らはそのままでした。

ガンマ線の宇宙線源

今日、私たちはこの放射線と、それが宇宙のどこから来るのかについて、より多くのことを知っています。天文学者は、これらの光線を非常にエネルギーの高い活動や次のような物体から検出します。超新星爆発、 中性子星 、 と ブラックホール相互作用 .これらは、関連する高エネルギーのために研究が困難であり、「可視」光では非常に明るい場合があり、大気がほとんどのガンマ線から私たちを保護しているという事実があります。これらの活動を適切に「見る」ために、天文学者は特殊な機器を宇宙に送り、地球の大気保護ブランケットの上空からガンマ線を「見る」ことができるようにします。 NASAの周回 迅速 衛星と フェルミガンマ線望遠鏡 は、天文学者がこの放射線を検出して研究するために現在使用している機器の 1 つです。

ガンマ線バースト

過去数十年にわたって、天文学者は空のさまざまな地点から非常に強いガンマ線バーストを検出してきました。 「長い」とは、天文学者がほんの数秒から数分という意味です。しかし、それらの距離は数百万光年から数十億光年の範囲にあり、これらの天体や事象が宇宙の向こう側から見るためには非常に明るい必要があることを示しています。

いわゆる「ガンマ線バースト」は、これまでに記録された中で最もエネルギッシュで明るいイベントです。それらはわずか数秒で途方もない量のエネルギーを送り出すことができます。これは、太陽がその存在全体を通して放出するよりも多くの量です。ごく最近まで、天文学者はこのような大規模な爆発の原因について推測することしかできませんでした。しかし、最近の観察により、これらのイベントの原因を突き止めることができました。たとえば、 迅速 衛星は、地球から 120 億光年以上離れた場所にあるブラック ホールの誕生に由来するガンマ線バーストを検出しました。それは宇宙の歴史の非常に初期のことです。

長さが 2 秒未満の短いバーストもあり、これは何年も謎に包まれていました。最終的に、天文学者はこれらのイベントを、2 つの中性子星または中性子星またはブラック ホールが合体するときに発生する「キロノバ」と呼ばれる活動に関連付けました。融合の瞬間、それらはガンマ線の短いバーストを放出します。また、重力波を放出することもできます。

ガンマ線天文学の歴史

ガンマ線天文学は冷戦時代に始まりました。ガンマ線バースト (GRB) が最初に検出されたのは、1960 年代の キャンドル 衛星艦隊。当初、人々は核攻撃の兆候ではないかと心配していました。その後数十年にわたり、天文学者は、可視光 (可視光) 信号や紫外線、X 線、および信号を検索することによって、これらの神秘的なピンポイント爆発の発生源を探し始めました。の打ち上げ コンプトン ガンマ線天文台 1991 年、ガンマ線の宇宙線源の探索が新たな高みへと進みました。その観測は、GRB が宇宙全体で発生し、必ずしも私たち自身の天の川銀河内で発生するわけではないことを示しました。

その時以来、 BeppoSAX イタリア宇宙庁によって打ち上げられた天文台、および 高エネルギー過渡探査機 (NASA によって開始された) は、GRB の検出に使用されています。欧州宇宙機関の 積分 最近では、フェルミ ガンマ線望遠鏡が空を調査し、ガンマ線エミッターのチャートを作成しました。

GRB の高速検出の必要性は、それらを引き起こす高エネルギー イベントを検索するための鍵です。 1 つには、非常に短いバースト イベントは非常に急速に消滅するため、発生源の特定が困難になります。 X 衛星は、ハントを拾うことができます (通常、関連する X 線フレアがあるため)。天文学者が GRB ソースにすばやく焦点を合わせるのを支援するために、ガンマ線バースト座標ネットワークは、これらのバーストの研究に関与する科学者や機関に直ちに通知を送信します。そうすることで、彼らは地上および宇宙ベースの光学、電波、および X 線観測所を使用して、フォローアップ観測をすぐに計画できます。

天文学者がこれらの爆発をさらに研究するにつれて、それらを引き起こす非常に精力的な活動についての理解が深まるでしょう。宇宙は GRB の発生源で満たされているため、それらが学習することは、高エネルギー宇宙についての詳細も教えてくれます。

速い事実

• ガンマ線は、知られている放射線の中で最もエネルギーの高いタイプです。それらは、宇宙の非常にエネルギーの高い物体とプロセスによって放出されます。
• ガンマ線も実験室で生成することができ、このタイプの放射線は一部の医療用途で使用されています。
• ガンマ線天文学は、地球の大気からの干渉なしにそれらを検出できる周回衛星で行われます。