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ブラックホール目立ちすぎ!最新のX線全天地図がヤバイ

どうも!宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。

今回は「最新のX線全天地図がヤバイ」というテーマで動画をお送りしていきます。

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X線と熱放射

まずはX線とは何なのかを簡単におさらいしていきます!

よく耳にする電波や赤外線、紫外線やX線なども、そして私たちが見ることができる光も全て電磁波の一種です。

電磁波はその波長によって性質が異なり、分類も異なります。

可視光線は電磁波の中の本当にごく一部でしかありません!

電磁波は波長が短いほどエネルギーが高くなります。

可視光線より波長が長くエネルギーが低い電磁波には電波や赤外線があり、可視光線より波長が短くエネルギーが高いものにはX線やガンマ線があります

そして全ての熱を持つ物体は、熱放射と言ってこの電磁波を放射しています。

どの電磁波をどの割合で放つかは物体の温度で決まり、高温なほど波長が短く高エネルギーな電磁波を放ちやすくなります。

36-40℃程度の体温を持つ人間の体からも、目には見えないですが赤外線が多く放たれています。

そしてさらに高温になって数千℃になると、人間の目に見える可視光線を放つようになります。

これが恒星が光って見える理由です!

太陽の表面温度は5500℃程度ですが、今回の主題であるX線を熱放射で多く放つ物体の温度はその何万倍にもなる100万℃~1億℃という超々高温になります!!

私たちの日常ではとても考えられない温度ですが、宇宙ではこれほどまでに高温になり、実際に強力なX線を多く放ち続けている天体が数多く存在しています。

本当に宇宙はヤバいですね!

最新のX線全天地図が公開される

Credit: Jeremy Sanders, Hermann Brunner
and the eSASS team (MPE); Eugene Churazov,
Marat Gilfanov (on behalf of IKI)

そしてつい先日、ドイツとロシアの共同研究チームが宇宙から届くX線の分布を1枚の地図に表した、最新の「X線全天地図」を公開しました!

この地図ではなんと100万を超えるX線の光源データが反映されているそうです!

これは過去60年に集められたX線の観測データ量に匹敵し、つまりは最新の情報をほぼ全て詰め込まれているまさに集大成といった1枚です。

X線という括りの電磁波の中でもエネルギーに幅があります。

この画像で色付けされているのは全てX線源ですが、赤は低エネルギー(0.3〜0.6keV)、緑は中エネルギー(0.6〜1keV)、青は高エネルギー(1〜2.3keV)のX線源をそれぞれ示します。

そして高エネルギーなX線ほどガスや塵を通過して遠くまで届きやすいという性質を持っています

中心部は天の川で、太陽系が属する天の川銀河の中心方向となります。

銀河の中心方向にはたくさんの天体があるのでX線が豊富な上、豊富なガスや塵によって低エネルギーなX線が遮られるため、青色の高エネルギーX線源となります。

そして天の川銀河中心部の上下の方向にも広くX線源が分布していますね!

これは「フェルミバブル」という、天の川銀河中心部から上下にそれぞれ2.5万光年ほどの範囲にまで広がる高エネルギーのガスの塊です。

このフェルミバブルをX線で観測することによって、現在では活動が穏やかな天の川銀河の中心部のブラックホールいて座A*はつい350万年前までは非常に活発に活動していたと考えられるようになりました!

Credit: Jeremy Sanders, Hermann Brunner,
Andrea Merloni and the eSASS team (MPE);
Eugene Churazov, Marat Gilfanov (on behalf of IKI)

そしてこちらが主なX線源に天体名を添えた画像です。全体として超遠方の銀河団(Cluster)、大マゼラン雲などの近所の銀河、カシオペアAなどの超新星残骸(SNR)がよく見受けられます。

さらにははくちょう座X-1やかにパルサーなど、地球から数千光年以内の比較的近所にあるブラックホールや中性子星なども、強力なX線源として描かれていますね!

また、マップの上下に薄く広がる赤い部分は銀河のはるか遠方にある高温のガスから来るX線放射で、ちらほら見られる白い斑点は遠方の銀河中心部の超巨大ブラックホールが放つX線を示しています。

このように地図で見ると、よく耳にする天体がいかに強いX線を放っているのかがよくわかってすごく面白いですね!

では実際に強力なX線源の一つであるはくちょう座X-1に行ってみましょう!

地球からはくちょう座の方向に約6000光年ほど離れたはくちょう座X-1は、恒星とブラックホールの連星系であると考えられています。

ブラックホールは大質量の恒星から強大な重力でガスを奪い取り、周囲に大量の物質を光速に近い速度で公転させています。

それによって超高温な降着円盤ができ、ここからX線が放たれている、というわけですね!

また、有名な超新星残骸であるかに星雲の中心にあるかにパルサーも、強力なX線源として地図上に示されていました。

こちらもブラックホール同様、高温な降着円盤が形成されることでX線を放射していると感がられています。

さらにヤバイガンマ線を放つ現象も…

そしてこの宇宙には、X線よりもさらに波長が短く高エネルギーな最もヤバイ電磁波「ガンマ線」を放つ天体や天体現象があります!

例えば周囲に超高温の降着円盤をまとったり、強力なジェットを放つブラックホールや中性子星もX線だけでなくガンマ線も放出する天体ですが、やはり代表格は「ガンマ線バースト」でしょう!

ガンマ線バーストは、太陽の質量の30倍以上重い恒星がその一生の最期に超新星爆発という大爆発を起こし、星の核が圧縮されてブラックホールが出来上がったときに起こる現象であると考えられています。

ガンマ線バーストのエネルギーはまさに常軌を逸しています。

数秒というごく短い期間の発動で、なんと太陽120億年の一生分に匹敵するほどのエネルギーを放出するとか!!

それだけすさまじいエネルギーなので、宇宙で起こるあらゆるヤバ現象の中でも超新星爆発と並んで最強のエネルギーを誇っています。

ただし超新星爆発は周囲全体にエネルギーが拡散するのに対し、ガンマ線バーストはそれと同等のエネルギーが狭い範囲に限定して放たれるため、その分影響が及ぶ範囲が何億光年という、桁違いのリーチとなっています。

そのため地球でも実際に何億光年も離れたこの宇宙のどこかからやってきたガンマ線バーストがなんと毎日平均で3個程度観測されているそうです。

数千光年離れた星から放たれたガンマ線バーストでも地球のオゾン層が破壊されて大きな被害が出ると考えられているので、地球の脅威となりうるガンマ線バースト候補の天体は実際に複数個確認されています!

実際にこのガンマ線バーストが地球に直撃したら一体どうなるのかをシミュレーションで再現したので、興味がある方は関連動画もご覧ください!

史上最強のガンマ線バーストを観測!地球に直撃させてみた

それでは今回はX線の最新地図を紹介させていただきました。

結論:体温が100万℃を超えるとあなたもX線を放てます

サムネイル画像クレジット:Jeremy Sanders, Hermann Brunner and the eSASS team (MPE); Eugene Churazov, Marat Gilfanov (on behalf of IKI)

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