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星からパルサーへ: ミリ秒パルサーの形成はなぜそれほど驚くべきのでしょうか?
ミリ秒パルサー (MSP) は、回転周期が約 10 ミリ秒未満のパルサーで、電波、X 線、ガンマ線の電磁スペクトルで検出されています。科学者らは、ミリ秒パルサーの形成は伴星の物質移動に関係していると考えている。一般に、ミリ秒パルサーは、近くの連星にある伴星からの降着物質によって「リサイクル」または加速された古い高速回転中性子星であると考えられている。システム。したがって、ミリ秒パルサーはリサイクリング パルサーと呼ばれることもあります。
ミリ秒パルサーの起源は、中性子星の降着円盤から X 線が放出される低質量 X 線連星系に関連しています。
現在の研究によると、ミリ秒パルサーの形成過程では少なくとも 2 つの異なる進化メカニズムがあった可能性があり、これが PSR B1937+21 などの若いミリ秒パルサーが比較的高い磁場を持つ理由を説明している可能性があります。ビュレント・キジルタン氏とS.E.ソーセット氏（UCSC）の研究によると、この新たな発見は、従来の進化モデルではすべてのミリ秒パルサーの発達を説明するには不十分であることを示唆している。特に、多くのミリ秒パルサーは球状星団に集中しており、これらの星団の高い恒星密度によりパルサーが大きな伴星を捕捉する可能性が高まるため、これは球状星団形成の回転加速仮説と一致しています。
現在、球状星団内に約 130 ミリ秒パルサーがあることが知られており、その中にはテルザン 5 に 37 個、トゥカナエ 47 個に 22 個、M28 と M15 にそれぞれ 8 個含まれています。
パルサー回転速度の限界
1982 年に、PSR B1937+21 が発見された最初のミリ秒パルサーとなり、その回転速度は 1 秒あたり約 641 回であり、現在でも既知のミリ秒パルサーの中で 2 番目に速いものです。 2023 年に既知の最速で回転するパルサーである PSR J1748-2446ad は、1 秒あたり 716 回の速度で回転します。中性子星の構造と進化に関する既存のモデルでは、パルサーが約 1,500 rpm 以上の回転速度に達すると分裂する可能性があり、1,000 rpm を超える速度では、統合プロセスの加速率よりも速くエネルギーを失うと予測されています。 。
2007 年、ロッシ X 線タイミング検出器と INTEGRAL 宇宙船からのデータにより、回転速度 1122 Hz の XTE J1739-285 という中性子星が発見されました。ただし、この結果は統計的に有意ではありません。
重力放射線の影響により、ミリ秒パルサーの回転速度が遅くなる可能性があります。 X 線パルサーの 1 つである IGR J00291+5934 は、毎秒 599 回転の回転速度を持ち、将来、重力波を検出する有力な候補となる可能性があります。
パルサーを使用した重力波検出
重力波は、アインシュタインの一般相対性理論の重要な予測であり、大量の物質の動きと初期宇宙の変動に由来します。パルサーは、通常、超新星爆発の後に形成される、高速で回転する磁性の高い中性子星です。パルサーはその安定性により、重力波の検出に使用できます。このアイデアは、1970 年代に Sazhin と Detweiler によって最初に提案されました。
パルサーは、観測者が地球にいる間、一方の端でタイミング信号を送信する基準クロックと見なされます。
重力波が通過すると、局所的な時空計量に乱れが生じ、それによって観測されたパルサーの回転周波数に影響を与えます。 1983 年、ヘリングスとダウンズは、パルサーの包括的なネットワークが時間とともに変化する重力波背景を検出できることを提案することで、この概念を拡張しました。 1980 年代初頭、最初のミリ秒パルサーの発見により、フォスターとバッカーは重力波検出の感度を改良しました。
その後数年間、デジタル データ収集システムの進歩とさらに新しいミリ秒パルサーの発見により、重力波検出の感度は増加し続けました。 2023 年 6 月、NANOGrav は 15 年間のデータを発表し、重力波背景の最初の証拠を提供しました。これらの観測結果のヘリングスダウン曲線は、重力波の発生源を明確に示しています。
ミリ秒パルサーの形成とそれらによる宇宙の探査は、宇宙の進化を明らかにするだけでなく、この広大な星の海の中でどれほど多くの未知のプロセスが私たちの探索と理解を待っているのかについて考えさせられます。 ?
