No.158: ショート・ガンマ線バーストの起源

　過去35年にもわたる間、謎に包まれていたガンマ(γ)線バーストの起源が明
らかになってきました。2005年10月6日発行のイギリスの科学雑誌ネイチャーで
は、ガンマ線バーストの一種、ショート・ガンマ線バーストについての研究結
果が報告されています。

　ガンマ線バーストは1960年代にスパイ衛星によって発見された現象です。そ
の後しばらくの間、どんな天体がガンマ線バーストを起こしているのか、どの
くらい離れた場所で起こっている現象なのか、わかりませんでした。距離が測
定されたのは1997年のことです。イタリアとオランダが打ち上げた人工衛星が
観測したガンマ線バーストのアフターグロー(残光)から距離が見積もられまし
た。距離が測定できると、放射されたエネルギー量を概算することができます。
するとそのエネルギーが驚異的に大きな量であることがわかりました。

　それから、多くの観測が行われ、ガンマ線バーストはバーストが2秒以上続く
場合とそれ以下の場合、ふたつの種類に分類されました。前者がロング・ガン
マ線バースト、後者がショート・ガンマ線バーストです。最近の研究から、ロ
ング・ガンマ線バーストは、高速回転している大質量星がブラックホールにな
るときの極超新星爆発によるものとわかりました。大質量星が死を迎えたとき
の断末魔の叫びだったわけです。

　一方のショート・ガンマ線バーストは、平均的なバーストの時間が0.3秒とい
う非常に短時間であり、捕らえることさえほとんど不可能だと考えられてきま
した。しかし、今年5月と7月にふたつのショート・ガンマ線バースト、GRB050509B 
と GRB050709 が見つかり、研究が大きく進歩しました。これらの二つのショー
ト・ガンマ線バーストまでの距離は、それぞれ26億光年と20億光年と推定され
ます。そして、GRB050509B は近傍にある比較的古い銀河である楕円銀河の外側
で見つかりました。その銀河には大質量星が爆発した兆候はなく、観測された
ガンマ線バーストのエネルギーはロング・ガンマ線バーストの1パーセントにも
満たないエネルギー量でした。一方の GBR080709 は星形成している矮小銀河で
起こったようです。他にも見つかっている三つのショート・ガンマ線バースト
がありますが、どれも楕円銀河で起こったバーストと報告されています。つま
り、ショート・ガンマ線バーストは古い星の集団である楕円銀河で起こるとい
う傾向があります。この結果は、ふたつの中性子星もしくは中性子星とブラッ
クホールがお互いの周りをまわりつつ、引きつけ合ってついには合体し、ブラッ
クホールになるときにガンマ線バーストを起こすというモデルの予測と一致し
ていました。

　ショート・ガンマ線バーストの起源には、もう一つの仮説があります。ソフ
トガンマ線リピーターと呼ばれる、非常に磁場が強い中性子星からのフレアー
であるという仮説です。この場合、モデルから予測されるガンマ線バーストの
エネルギー量は、GRB050509 と GRB050709 の場合よりもかなり大きくなります。
したがって、少なくとも GRB050509 と GRB050709 のふたつのショート・ガン
マ線バーストについては、ソフトガンマ線リピーターが起源ではないと言えま
す。

　ロング・ガンマ線バーストでもそうであったように、アフターグローを観測
できるようになったことで、ショート・ガンマ線バーストについての研究は「詳
細」、かつ、「実証的な」研究の段階に達したといえます。これから明らかに
なるであろう謎がいくつかあります。第一に、どうして以前検出されたショー
ト・ガンマ線バーストの場所には今回のような楕円銀河が見えなかったのか、
という謎です。これは、もしかするとショート・ガンマ線バーストに別の起源
があることを示しているのかもしれません。または、銀河が暗すぎて見えなかっ
たのかもしれません。二番目にはアフターグローの謎です。GRB050709 では X
線のアフターグローがガンマ線バーストから二週間後に見つかりました。それ
ほど時間がたってから X線の活動が起こるということは、中心から長い間エネ
ルギーが出ていることになるからです。

　中性子星同士や中性子星とブラックホールの衝突合体現象が実際に起こって
いるらしいという結果が出たことで、重力波を検出できる可能性も高まりまし
た。重力波は、時空のゆがみが伝わる現象でアインシュタインによって予言さ
れましたが、まだ直接検出できていません。中性子星やブラックホールの衝突
合体によって重力波が生まれます。もし、GRB050509B や GRB050709のような現
象がもっと近くで起これば、重力波を検出することができると期待されます。

参照：スイフト衛星ニュースリリース
　　　　http://swift.gsfc.nasa.gov/docs/swift/news/2005/05-334.html
　　　NASAニュースリリース
　　　　http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/short_burst_oct5.html
　　　Nature論文
　　　　2005年10月6日号Nature437;P822,P845,P851,P855,P859.

　　　　　　　2005年10月25日　　　　　　　　　　　　国立天文台・広報室