時間領域天文学

時間領域天文学は、天体が時間とともにどのように変化するかを研究する学問です。ガリレオの「太陽黒点に関する手紙」から始まったと言われており、現在では太陽系外の変動天体にまで自然に広がっています。時間的変化は、発生源の動きや天体自体の変化から生じます。一般的な対象には、新星、超新星、脈動星、フレア星、ブレーザー、活動銀河核などがあります。光学時間領域調査には、OGLE、HAT-South、PanSTARRS、SkyMapper、ASAS、WASP、CRTS、GOTO、およびベラ・C・ルビン天文台で近々開始されるLSSTなどがあります。

時間領域天文学では、周期的、準周期的、高固有運動の星を含むさまざまな種類の変光星、ライフサイクルイベント (超新星、キロノバ)、またはその他の動作や種類の変化を含む、一時的な天文イベント ( 「一時的現象」) を研究します。恒星以外の一時的現象には、小惑星、惑星の通過、彗星が含まれます。

トランジェントは、数ミリ秒から数日、数週間、さらには数年にわたって継続する天体や現象を特徴づける。これは、宇宙の銀河やそれを構成する恒星が進化してきた数百万年や数十億年のタイムスケールとは対照的である。この用語は、超新星、新星、矮新星爆発、ガンマ線バースト、潮汐破壊イベント、重力マイクロレンズ効果などの激しい深宇宙イベントに対して単独で使用される。^[1]

時間領域天文学には、変光星とその数分から数十年のタイムスケールでの変化に関する長期研究も含まれます。研究対象となる変動は、周期的または半規則的な脈動星、若い恒星、爆発的な活動のある星、星震学研究などの内因的なもの、または日食（連星、惑星の通過）、恒星の自転（パルサー、斑点星）、または重力マイクロレンズ現象によって生じる外因的なものになります。

現代の時間領域天文学調査では、ロボット望遠鏡、一時的なイベントの自動分類、関心のある人々への迅速な通知がよく使用されます。点滅比較器は、2枚の写真プレートの違いを検出するために長い間使用されてきましたが、デジタル写真によって画像ペアの正規化が容易になると、画像減算がより多く使用されるようになりました。 ^[2]必要な視野が広いため、時間領域の作業には膨大な量のデータの保存と転送が含まれます。これには、データマイニング技術、分類、異種データの処理が含まれます。^[3]

時間領域天文学の重要性は、2018年にドイツ天文学会によって認められ、アンジェイ・ウダルスキに「異なる時間スケールでの宇宙の物体の明るさやその他のパラメータの変動を研究する、天体物理学研究の新しい分野である時間領域天文学の発展への先駆的な貢献」に対してカール・シュヴァルツシルト賞が授与されました。^[4] また、2017年のダン・デイビッド賞は、時間領域天文学の分野を代表する3人の研究者に授与されました：ニール・ゲーレルス（スウィフトガンマ線バーストミッション）、^[5]シュリニヴァス・クルカルニ（パロマートランジェントファクトリー）、^[6]アンジェイ・ウダルスキ（光学重力レンズ実験） ^[7]。

望遠鏡が発明される前は、天の川銀河の内部またはその近くで肉眼で見える一時的な現象は非常にまれで、時には数百年の間隔が空くこともあった。しかし、中国、日本、アラブの天文学者によって観測された1054年の超新星や、2年後に消えるまで研究したティコ・ブラーエにちなんで「ティコの超新星」として知られる1572年の現象など、そのような現象は古代に記録されている。^[8]望遠鏡によりより遠くの現象を見ることが可能になったとはいえ、その視野が小さい（通常1平方度未満）ため、適切な場所で適切なタイミングで観測できる可能性は低かった。シュミットカメラやその他の広視野天体写真機は20世紀に発明されたが、ほとんどは変化しない天体の 調査に使用された。

歴史的に、時間領域天文学には彗星の出現やセフェイド型変光星の明るさの変化が含まれるようになりました。^[2]ハーバード大学天文台が保管している1880年代から1990年代初頭にかけて撮影された古い天文プレートは、 DASCHプロジェクトによってデジタル化されています。^[9]

天文学界で大型のCCD検出器が利用可能になり、トランジェントへの関心が高まりました。1990 年代に視野が広く検出器も大型の望遠鏡が使用されるようになると、最初の大規模で定期的な調査観測が開始されました。その先駆けとなったのが、光学重力レンズ実験やMACHO プロジェクトなどの重力マイクロレンズ調査です。これらの取り組みにより、マイクロレンズ現象自体の発見に加え、人類が知る変光星の数は桁違いに増えました。^{[10] [11]} その後のパロマートランジェントファクトリー、宇宙船ガイア、LSSTなどの専用のスカイサーベイでは、スカイモニタリングの範囲をより暗い天体に拡大し、光学フィルターを増やし、位置と固有運動の測定機能を向上させることに重点が置かれました。2022 年には、重力波光学トランジェント観測装置 (GOTO) が中性子星間の衝突の探索を開始しました。^[12]

現代の機器は人間の目には見えない波長（電波、赤外線、紫外線、X線）を観測できるため、過渡現象を研究する際に得られる情報量が増加します。

電波天文学では、LOFARは電波過渡現象を探しています。電波時間領域の研究には、長い間、パルサーとシンチレーションが含まれています。X線とガンマ線の過渡現象を探すプロジェクトには、チェレンコフ望遠鏡アレイ、eROSITA、AGILE、フェルミ、HAWC、INTEGRAL、MAXI、Swiftガンマ線バーストミッション、およびSpace Variable Objects Monitorがあります。 ガンマ線バーストは、よく知られている高エネルギーの電磁過渡現象です。^[13] 提案されているULTRASAT衛星は、発生から数分以内に超新星を検出するために特に重要な紫外線波長で、200平方度以上のフィールドを継続的に観測します。

• Vedrenne , G. & Atteia, J.-L. (2009). ガンマ線バースト: 宇宙で最も明るい爆発。Springer . ISBN 978-3-540-39085-5。
• Gezari, S.; Martin, DC; Forster, K.; Neill, JD; Huber, M.; Heckman, T.; Bianchi, L.; Morrissey, P.; Neff, SG; Seibert, M.; Schiminovich, D.; Wyder, TK; Burgett, WS; Chambers, KC; Kaiser, N.; Magnier, EA; Price, PA; Tonry, JL (2013). 「Thegalextime Domain Survey. I. Selection and Classification of over a Thousand Ultraviolet Variable Sources」. The Astrophysical Journal . 766 (1): 60. arXiv : 1302.1581 . Bibcode :2013ApJ...766...60G. doi :10.1088/0004-637X/766/1/60. S2CID  13841776。

• 「時間領域情報学センター」。2013年5月5日閲覧。 「時間領域情報科学センターの現在のURLの可能性」 。 2022年9月4日閲覧。
• Bernardini, E. (2011). 「時間領域における天文学」. Science . 331 (6018): 686–687. Bibcode :2011Sci...331..686B. doi :10.1126/science.1201365. ISSN  0036-8075. PMID  21212319. S2CID  206531635.
• SIMBAD 天文データベース
• Sidoli, L. (2008). 「超巨星高速X線トランジェントにおける過渡的アウトバーストのメカニズム」arXiv : 0809.3157 [astro-ph].