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 LIGO ハンフォード (左)、LIGO リビングストン (中央)、Virgo (右) 検出器によって観測された重力波イベント GW190521 | |
| 日付 | 2019年5月21日 |
|---|---|
| 楽器 | LIGO、乙女座[1] [2] |
| 赤経 | 12時間49分42.3秒[3] |
| 偏角 | −34° 49′ 29″ [3] |
| エポック | J2000.0 |
| 距離 | 5,300メガパーセク（17,000 百万光年）[4] |
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GW190521（当初はS190521g）[5]は、2つのブラックホールの合体によって生じた重力波信号であった。これはおそらく同時発生の閃光と関連しており、この関連が正しければ、合体は3つ目の超大質量ブラックホールの近くで発生したことになる。[2] [6]このイベントは、2019年5月21日03:02:29 UTCにLIGOとVirgoの検出器によって観測され、 [7] 2020年9月2日に公開された。[4] [5] [8]このイベントの光度距離は地球から170億光年離れており、[注1] [5] [9] 765度2の範囲内で[注2] [10]かみのけ座、りょうけん座、またはフェニックス座の方向であった。[1] [2] [6] [11]
この合体を構成する2つのブラックホールは、それぞれ太陽の85倍と66倍の質量（M ☉ ）で、これまでに観測された最大の起源質量である。 [12]結果として生じたブラックホールの質量は太陽の142倍に相当し、中間質量ブラックホールが初めて明確に検出された。残りの9つの太陽質量は、重力波の形でエネルギーとして放射された。[4] [5] [8]
物理的な重要性
GW190521は、結果として生じた大きなブラックホールと、構成する小さなブラックホールの1つまたは両方の質量により、重要な発見である。恒星進化理論では、恒星は65 M☉を超えるブラックホールに崩壊することはできず 、65 M☉を超えるブラックホール質量ギャップが残ると予測され ている。85+21
−14 M ☉ [注 3]と142+28
−16 GW190521で観測されたM☉ブラックホールは質量ギャップ内に確実に存在しており、より小さなブラックホールの合体によってそこが構成される可能性があることを示している。[4]
これまで、太陽の100倍から10万倍の質量を持つ中間質量ブラックホールについては間接的な証拠しか観測されておらず、その形成過程は不明であった。[13]研究者らは、中間質量ブラックホールは階層的な一連の合体から形成され、各ブラックホールはより小さなブラックホールが関与する連続的な合体の結果であると仮説を立てている。[8]
ノースウェスタン大学の発見チームメンバーであるヴァシリキ・カロゲラ氏によると、「これは中間質量ブラックホールの誕生時の質量を確実かつ確実に測定した初めての、そして唯一の例である...今では、少なくとも1つの方法（そのような物体が形成される方法）が、他のブラックホールの合体を通じて確実にわかっている。」[9]
電磁気的対応物の可能性
2020年6月、天文学者はGW190521に関連している可能性のある閃光の観測を報告した。ツヴィッキートランジェントファシリティ（ZTF）は、GW190521トリガー領域内で一時的な光源を報告したが、空の位置の不確実性が数百平方度であったため、関連性は不明のままである。2つのイベントが実際に関連している場合、このイベントは2つのブラックホールの合体に関連する電磁気源の最初の発見であると主張されている。 [2] [3] [6] [14]ブラックホールの合体は通常、光を放出しない。研究者らは、2つの小さなブラックホールの合体により、新しく形成された中質量ブラックホールが、無関係だが近くにある超大質量ブラックホールの降着円盤を突き抜ける軌道に乗り、円盤の物質を破壊して光のフレアを生み出したとすれば説明できると示唆している。天文学者らによると、新たに形成されたブラックホールは、ディスクを秒速200キロメートル（秒速120マイル）で移動したとみられる。[15]この説明が正しければ、約1.6年後[3]に中質量ブラックホールが再び降着ディスクに遭遇し、フレアが繰り返されるはずである。 [15] 2023年現在、これら2つのイベントの関連性は未確認である。[16]
この研究の主任天文学者であるマシュー・グラハム氏によると、「この超大質量ブラックホールは、この急激なフレアが発生する前から何年もの間、活発に活動していました。フレアは、重力波イベントと一致するように、適切な時間スケールで、適切な場所で発生しました。私たちの研究では、フレアはブラックホールの合体の結果である可能性が高いと結論付けていますが、他の可能性を完全に排除することはできません。」[15]
偏心の可能性
当初のLIGO / Virgoデータ解析では、準円形のインスパイラル波形モデルが想定されていたが、その後の発表では、このソースは大きく偏心していた可能性があると主張された。Romero-Shawらは、スピン歳差準円形モデルよりも、非歳差偏心波形の方がデータをより適切に記述できることを示した。[17]数値相対論
に基づく偏心波形を使用して、Gayathriら2020は、ソース質量が102+7
−11 両方の合体ブラックホールのM☉。
[18]
参照
注記
- ^ 「この出来事は地球から想像もできないほど遠い場所で起こった。膨張する宇宙を記述する標準的な宇宙論的計算によれば、その場所は現在170億光年離れている。」[9]
- ^ 発生源を特定できるとされる、比較的広く遠い空の領域。
- ^ この表記法は非対称の不確実性を表すために使用されます。
参考文献
- ^ ab “Superevent info - S190521g”. LIGO . 2019年5月21日. 2020年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年6月25日閲覧。
- ^ abcd Cofield, Calla (2020年6月25日). 「ブラックホール衝突は光とともに爆発した可能性がある」NASA . 2020年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年6月25日閲覧。
- ^ abcd Graham, MJ; et al. (2020). 「バイナリブラックホール合体重力波イベントS190521gの候補電磁気的対応物」（PDF） . Physical Review Letters . 124 (25): 251102. arXiv : 2006.14122 . Bibcode :2020PhRvL.124y1102G. doi :10.1103/PhysRevLett.124.251102. PMID 32639755. S2CID 220055995. 2020年7月11日時点のオリジナルより アーカイブ（PDF） . 2020年9月5日閲覧。
- ^ abcd Abbott, R.; et al. (2020年9月2日). 「 150 M⊙バイナリブラックホール合体GW190521の特性と天体物理学的意味」。The Astrophysical Journal。900 ( 1): L13。arXiv : 2009.01190。Bibcode : 2020ApJ...900L..13A。doi : 10.3847/2041-8213/ aba493 。
- ^ abcd Abbott, R.; et al. (2020年9月2日). 「GW190521: 総質量150 M⊙の連星ブラックホール合体」. Physical Review Letters . 125 (10): 101102. arXiv : 2009.01075 . Bibcode :2020PhRvL.125j1102A. doi : 10.1103/PhysRevLett.125.101102 . PMID 32955328.
- ^ abc Overbye, Dennis (2020年6月25日). 「2つのブラックホールの衝突だけでは不十分？3つにしよう - 天文学者は、3つ目のはるかに大きなブラックホールの大渦の中で、2つのブラックホールが合体した際の閃光を目撃したと主張」ニューヨークタイムズ。2020年6月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年6月25日閲覧。
- ^ “GW トリガー S190521g ('GW 190521')”.レスター大学. 2020年. 2020年6月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年6月26日閲覧。
- ^ abc Martin (2020年9月2日). 「GW190521: これまでに観測された最も大規模なブラックホール衝突」(PDF)。LIGO Scientific Collaboration 。 2020年9月4日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2020年9月2日閲覧。
- ^ abc Overbye, Dennis (2020年9月3日). 「これらのブラックホールは存在しないはずなのに、そこに存在する - 宇宙の向こう側では、暗黒の巨星の衝突が目に見えない宇宙の成長過程に光を当てている」ニューヨークタイムズ。2020年9月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年9月4日閲覧。
- ^ Mo, Geoffrey (2020年5月21日). 「GCN Circular - Number: 24640 - LIGO/Virgo S190521g: Updated sky localization」NASA . 2020年6月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年6月27日閲覧。
- ^ Graduate Center, CUNY (2020年6月25日). 「ブラックホールの衝突は光とともに爆発した可能性がある」. Phys.org . 2020年6月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年6月26日閲覧。
- ^ Siegel, Ethan (2020年9月3日). 「LIGOの史上最大の大量合体がブラックホール革命を予言」Forbes . 2020年9月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年9月5日閲覧。
- ^ Miller, M. Coleman; Colbert, EJM (2004). 「中間質量ブラックホール」. International Journal of Modern Physics D . 13 (1): 1. arXiv : astro-ph/0308402 . Bibcode :2004IJMPD..13....1M. doi :10.1142/S0218271804004426. S2CID 118959484.
- ^ “ブラックホール衝突で光が爆発した可能性”. ScienceDaily . 2020年6月26日. 2020年6月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年6月26日閲覧。
- ^ abc Carpineti, Alfredo (2020年6月25日). 「天文学者がブラックホール衝突による最初のフレアを観測した可能性がある」. IFLScience . 2020年6月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年6月26日閲覧。
- ^ Cui, Zhe; Li, Xiang-Dong (2023年6月16日). 「GW190521のような連星ブラックホール合体システムの形成について」.王立天文学会月報. 523 (4): 5565–5582. arXiv : 2306.08441 . doi : 10.1093/mnras/stad1800 . ISSN 0035-8711.
- ^ Romero-Shaw, I.; et al. (2020年10月23日). 「GW190521: 連星ブラックホール合体信号における軌道離心率と動的形成の兆候」.天体物理学ジャーナル. 903 (1): 5. arXiv : 2009.04771 . Bibcode :2020ApJ...903L...5R. doi : 10.3847/2041-8213/abbe26 .
- ^ Gayathri, V.; et al. (2020). 「GW190521 は高度に偏心したブラックホールの合体である」。arXiv : 2009.05461 [ astro -ph.HE]。
外部リンク
- 「GW190521」。LIGO。
- ビデオ (1:14:15): YouTubeのウェビナー GW190521 ( LIGO ; 2020 年 9 月 3 日)。
- ビデオ (00:30): YouTube上のブラックホール合体のシミュレーション( AEI ; 2020 年 9 月 2 日)。
