ローマン宇宙望遠鏡、隠れた中性子星を暴く力
核心的な洞察
天文学者たちは、宇宙の理解を根本から変える可能性のある画期的な発見の直前にある。新たな研究によると、NASAの今後投入されるNancy Grace Roman Space Telescopeは、爆発した大質量星の隠れた残骸である中性子星を検出できる可能性がある。これらの宇宙物体は、ほとんどの望遠鏡では見えないが、重力マイクロレンズという現象を使って明らかにできるもので、ローマン宇宙望遠鏡はこの現象を研究するのに特化している。
(Credit: Scott Lord via Pexels)
重力マイクロレンズの力
中性子星は、超新星爆発を起こした星の極めて高密度な残骸である。太陽以上の質量を都市ほどの大きさの球体に詰め込んでいるが、暗く空間の広大さの中で孤立しているため、ほとんど検出できない。「ほとんどの中性子星は比較的暗く、孤立している」と、研究を主導したドイツのハイデルベルク大学の研究者Zofia Kaczmarekは説明する。「何らかの助けがなければ、非常に見つけにくいのです。」
この研究はAstronomy and Astrophysicsに掲載されており、NASAのナンシー・グレイス・ローマン宇宙望遠鏡がこれを変える可能性があると提案している。ローマン宇宙望遠鏡の革新的な手法である重力マイクロレンズは、これらの微弱な物体を検出するために、後方の遠方の星からの光をその強力な重力で曲げて明るくする度合いを測定する。
重力マイクロレンズは、中性子星のような大質量物体が地球と遠方の星の間に移動し、その星の光を歪める際に発生する。この一時的な明るさの増加により、天文学者はさもなくば隠れたままの物体を発見できる。ローマン宇宙望遠鏡の先進的な機能により、輝度の増加（測光）と背景星の位置の微妙なずれ（位置天文）を両方測定できる。これらの測定の組み合わせにより、中性子星をより正確に特定し研究する方法が提供される。ローマン宇宙望遠鏡の機能の詳細はSTScIのRomanミッションページを参照。
(Credit: Zelch Csaba via Pexels)
星の残骸に関する新たな洞察
ローマン宇宙望遠鏡の並外れた精度でマイクロレンズを観測する能力は、中性子星を検出するだけでなく、その質量に関する重要なデータを取得する可能性がある。「マイクロレンズを使う本当に素晴らしい点は、直接質量測定ができることだ」と、研究の共著者でLawrence Livermore National LaboratoryのPeter McGillは語る。「測光は何か星の前を通ったことを教えてくれるが、星の位置がどれだけずれたかがその物体の質量を教えてくれる。」
NASAによると、この新しい質量測定法は天体物理学の長年の謎を解くのに役立つ可能性がある。例えば、科学者たちは現在、中性子星とブラックホールの質量分布を知らず、両者の境界も不明である。ローマン宇宙望遠鏡の発見は、これらの星の残骸が大きさと重さでどのように異なるか、また形成時に強力な「キック」を受けて銀河をどれだけ速く移動するかを決定する上で画期となるかもしれない。
「中性子星、ブラックホールの質量分布や、どちらがどこで終わりどちらが始まるかについて、確信を持って知らない。ローマン宇宙望遠鏡はこれにおいて本当の画期となるだろう。」
Peter McGill, Lawrence Livermore National Laboratory, via NASA
隠れた集団のための広大な調査
研究チームは、ローマン宇宙望遠鏡のGalactic Bulge Time Domain Surveyを活用する。これは広大な空の領域にわたる数百万の星を高頻度でスキャンする大規模観測プロジェクトである。この調査は主に測光マイクロレンズを使って系外惑星を特定することを目的としているが、位置天文マイクロレンズを測定する新たに発見された能力により、天体物理学研究の全く新しいフロンティアが開かれる。
この望遠鏡の空の広大な領域を観測する能力により、銀河系全体に散らばっている孤立中性子星を検出することが可能になり、これまではほぼ研究不可能だった集団となる。「全体像を代表しない小さなサンプルしか見えていない」とKaczmarekは語る。「単一の質量測定でも非常に強力だ。孤立中性子星を一つでも見つければ、すでに我々の研究を非常に刺激するだろう。」
ローマン宇宙望遠鏡のこれらの物体を特定する能力は、天文学者に過去の調査では隠れていた孤立中性子星の最初の大量サンプルを提供し、その集団を明らかにするのに役立つ。
(Credit: Ron Lach via Pexels)
マイクロレンズと宇宙発見の新章
ローマン宇宙望遠鏡の測光と位置天文の独自の組み合わせは、単一の科学的目標ではなく、多くの目標を追求することを可能にする。McGillは、重力マイクロレンズによる中性子星とブラックホールの検出は当初の設計に含まれていなかったが、最もエキサイティングな応用の一つとなったと指摘する。「これは当初の計画の一部ではなかった」と彼は言う。「しかし、ローマン宇宙望遠鏡の位置天文能力は中性子星とブラックホールの検出に非常に優れていることがわかったので、ローマン宇宙望遠鏡のサーベイに全く新しい科学を追加できる。」
期待される発見は、宇宙の理解を変革する可能性がある。これまで隠れていた中性子星を明らかにすることで、ローマン宇宙望遠鏡は星の残骸の研究と銀河のダイナミクスの新章を開く。この技術により、NASAは数十年間科学者を悩ませてきた長く失われていた物体の集団を明らかにする準備が整っている。
参考文献：
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Elijah Tobs
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