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ブラックホールと中性子星の合体をシミュレート。「その時何が起こるか」を将来の観測実現に活用

金・プラチナ大放出

Munenori Taniguchi
2017年8月8日, 午後06:45 in Space
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米ローレンス・バークレー国立研究所が、中性子星がブラックホールに取り込まれる様子をコンピューターシミュレーションで再現した研究を発表しました。このシミュレーション結果は、実際にそのイベントが発生した際の重力波観測に役立てられます。

重力波はブラックホール同士が合体したとき、中性子星同士が合体したとき、そして、ブラックホールと中性子星が合体したときに発生するといわれます。今回のシミュレーションはこのうちブラックホールに中性子星が飲み込まれた場合の様子をシミュレーションし、そこで何が起こっているかを推測しようとするものです。

バークレー研究所がスーパーコンピューターを使って実施した計算によると、ブラックホールが中性子星を吸収した直後(約1/1000秒)に金やプラチナ、そして鉄よりも重い放射性物質を宇宙空間に放出するとともに、(ブラックホール同士が合体した場合より)やや弱い重力波およびガンマ線バーストを発生します。
放出されるのは中性子星を構成していた物質の一部であり、全体で太陽の約1/10ほどの質量範囲と推測されます。この放射性物質は放出から長くて数週間は「キロノヴァ」と呼ばれる光を発するとのこと。 また放出した物質は合体後数秒でブラックホールの周囲に円盤を形成しつつ、特に重い物質はジャイアントスイングさながらに光速の1/3ほどに加速されて帯状に放り出される現象「タイダルテイル」を発生します。

実際には、ここでシミュレーションした以外にも中性子星の磁場、崩壊時の相互作用から核反応に至るまで多様な現象が放出される物質の構成や発生する重力波に影響すると考えられます。研究チームは他にも速度や物質の量と種類といったパラメーターを考慮したシミュレーションを実施することで、そのデータが新たな重力波検出の際に"最も重い元素ができる場所"で起こっていることを観測・分析する手がかりになるとしています。

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