超大光度X線源（ULX）は、太陽の約1,000万倍のエネルギーを放出し、エディントン限界光度（質量に応じた天体の最大輝度を決める物理的境界）を破るように見える宇宙天体で、科学者は長い間、困惑してきた。エディントン限界を超えたものは、自らを粉々に吹き飛ばすと科学者は考えていた。だが、『The Astrophysical Journal』誌に掲載された画期的な研究により、研究者たちは、これらの異常な発光体が、強い磁場によってエディントン限界光度を超える可能性があることを確認したのだ。
高エネルギーX線で宇宙を見るNASAの核分光望遠鏡アレイ（NuSTAR）の新しい観測結果によると、M82 X-2と呼ばれる、あるULXが確かに明るすぎることが確認された。これまでの理論では、この極端な明るさはある種の目の錯覚ではないかと考えられていたが、この新しい研究により、そうではないことが明らかになったのだ。
ULXはブラックホールだと思われていたが、M82 X-2は中性子星と呼ばれる天体なのだ。中性子星は、太陽のような恒星の核の残骸で、死んだ星のような物とも言える。中性子星は非常に密度が高く、その表面には地球の約100兆倍の重力がかかっている。この強力な重力は、死んだ星の表面に引き寄せられた物質が爆発的な効果をもたらすことを意味する。
NASAによると、中性子星の表面にマシュマロを落とすと、水素爆弾1,000個分のエネルギーが中性子星に当たるようだ。
この新しい研究では、M82 X-2は毎年地球1.5個分の物質を消費し、近隣の星から吸い上げていることが判明した。この量の物質が中性子星の表面にぶつかると、天文学者が観測したような桁外れの明るさを生み出すのに十分な量になるのだ。
研究チームは、これはM82 X-2がエディントン限界光度を破るような、ルールを曲げる何かが起こっている証拠だと考えている。研究チームは、中性子星の強烈な磁場が原子の形状を変化させ、星がどんどん明るくなってもくっつくことを可能にしているというのが現在の考えだ。
「この観測によって、現在の技術では地球上で再現できないような、信じられないほど強力な磁場の効果を見ることができました。これが天文学の素晴らしさです…私たちは、すぐに答えを得るために本当に実験を設定することはできません」と、主任研究者のMatteo Bachetti氏は声明で述べている。
論文
- The Astrophysical Journal: Orbital Decay in M82 X-2
参考文献
- NASA: NASA Study Helps Explain Limit-Breaking Ultra-Luminous X-Ray Sources
- via Interesting Engineering: Ultra-luminous X-ray sources defy Eddington limit and unlock universal secrets
研究の要旨
M82 X-2は、初めて発見された脈動する超大光量X線天体です。これらの極端なパルサーの輝度は、もし等方的であれば、極端な物質移動率を意味する。しかし、このようなパルサーは、等方的であるとすれば、物質移動速度が極端に小さく、幾何学的なビームによって見かけの輝度が向上していると考えることもできる。この2つのシナリオを区別するのに役立つのは、質量移動率を独自に測定することだけである。この論文では、中性子星の軌道を7年間追跡し、軌道の減衰（
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