第23章恒星の死The Death of Stars

The story of how astronomers came to explain the origin of the different kinds of bursts is a good example of how the scientific process sometimes resembles good detective work. While the mystery of short-duration gamma-ray bursts is still being unraveled, the focus of studies for long-duration gamma-ray bursts has begun to change from understanding the origin of the bursts themselves (which is now fairly well-established) to using them as tools to understand the broader universe.

異なる種類のバーストの起源を、天文学者が説明できるようになった道のりは、科学の過程がときに優れた探偵仕事に似ることを示す好例である。短いバーストの謎はまだ解きほぐされつつあるが、長いバーストの研究の焦点は変わり始めた。かなりよく確立された発生機構そのものの理解から、より広い宇宙を知る道具としての利用へ、移りつつある。

The reason that long-duration gamma-ray bursts are useful has to do with their extreme luminosities, if only for a short time. In fact, long-duration gamma-ray bursts are so bright that they could easily be seen at distances that correspond to a few hundred million years after the expansion of the universe began, which is when theorists think that the first generation of stars formed. Some theories predict that the first stars are likely to be massive and complete their evolution in only a million years or so. If this turns out to be the case, then gamma-ray bursts (which signal the death of some of these stars) may provide us with the best way of probing the universe when stars and galaxies first began to form.

長いガンマ線バーストが役立つ理由は、短い間だけとはいえ、その極端な光度にある。非常に明るいので、宇宙が膨張し始めてから数億年後に相当する距離でも、容易に見えるはずである。理論家は、最初の世代の星が形成されたのは、そのころだと考えている。一部の理論は、最初の星は大質量で、わずか100万年ほどで進化を終える可能性が高いと予測する。もしそうなら、その一部の星の死を告げるガンマ線バーストは、星と銀河が形成され始めた宇宙を探る、最良の方法を与えてくれるかもしれない。

So far, the most distant gamma-ray burst found (on April 29, 2009) was in a galaxy with a redshift that corresponds to a remarkable 13.2 billion light years—meaning it happened only 600 million years after the Big Bang itself. This is comparable to the earliest and most distant galaxies found by the Hubble Space Telescope. It is not quite old enough to expect that it formed from the first generation of stars, but its appearance at this distance still gives us useful information about the production of stars in the early universe. Astronomers continue to scan the skies, looking for even more distant events signaling the deaths of stars from even further back in time.

これまでに発見された最遠のガンマ線バーストは、2009年4月29日のもので、驚くことに132億光年に相当する赤方偏移を持つ銀河で起きた。ビッグバンから、わずか6億年後という意味である。ハッブル宇宙望遠鏡が見つけた、最も初期で遠方の銀河に匹敵する。最初の世代の星から生じたと考えるには、そこまで古くはない。しかし、この距離で見つかったことだけでも、初期宇宙の星の形成について有用な情報を与える。天文学者は空の探索を続け、さらに過去の星の死を告げる、もっと遠い現象を探している。

Gamma-ray bursts last from a fraction of a second to a few minutes. They come from all directions and are now known to be associated with very distant objects. The energy is most likely beamed, and, for the ones we can detect, Earth lies in the direction of the beam. Long-duration bursts (lasting more than a few seconds) come from massive stars with their outer hydrogen layers missing that explode as supernovae. Short-duration bursts are believed to be mergers of stellar corpses (neutron stars or black holes).

ガンマ線バーストは、1秒未満から数分続く。あらゆる方向から来ており、現在では非常に遠方の天体と関係するとわかっている。エネルギーはおそらくビームとして放射され、私たちが検出できるものでは、地球がその方向にある。数秒より長いバーストは、外側の水素層を失った大質量星が、超新星として爆発するときに生じる。短いバーストは、中性子星やブラックホールという、星の残骸の合体によると考えられている。

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中性子星入門。メリーランド大学のコールマン・ミラーが運営する。読み進むと平易な内容から難しい内容へ進むが、大質量星の残骸について多くの有用な情報がある。

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超新星と超新星残骸。チャンドラX線観測衛星のスタッフによる入門サイト。