Gamma-Ray Burst (GRB)

ガンマ線バーストと呼ばれる天体現象を知っていますか？ガンマ線バーストとは、 数十秒程度の短い時間、エネルギーが数百キロ電子ボルトの電磁波（ガンマ線）が 宇宙から降り注いでくる現象です。現象があまりにも短時間で、しかもいつどの方向で 発生するのかわからないので、その謎を解くことができませんでした。 1960年代には既に知られていた現象であるにも関わらず、未だにガンマ線バーストを 起こしている天体は明らかではありません。天文学上の七不思議のひとつですね。 しかし「あすか衛星」やイタリアの「BeppoSAX衛星」の活躍によって、 かなりのことがわかってきました。

まず画期的であったことは、1997年になって、このガンマ線バーストに 「Ｘ線残光」と呼ばれる現象が発見されたことです。Ｘ線残光では、 徐々に弱くなりながらも１週間近く観測可能な残光が残るのです。 この残光は、Ｘ線で始まり、紫外線、可視光、赤外線、電波と移行するのが 一般的で、主に輝く波長帯を変えながら、どんどん暗くなります。 残光により長時間の観測が可能になると、正確な発生位置がわかるように なってきました。位置がわかれば、いろいろな調査ができるようになり、 この４年間に確認された残光から発生源までの距離が非常に遠いことが わかってきました。 私たちが知っている宇宙では「宇宙マイクロ波背景放射（いわゆる３Ｋ放射）」 が一番遠いのですが、ガンマ線バーストはその次に遠いのです。 このように遠い距離は、天文学の世界では赤方偏移 z で表現しますが、 間違いなく z 〜10 程度（宇宙年齢の96％、およそ130億光年に相当）から 来ています。今までに知られている一番遠い銀河が z 〜 5 程度 （宇宙年齢の91％、およそ120億光年に相当）ですから、 いかに遠いかがわかりますね。 このことから源での発生エネルギーはとてつもなく巨大で、 宇宙で最大の爆発現象と考えられています。比較的近くで発生した ガンマ線バーストをよく調べてみると、そこには銀河がみられます。 ガンマ線バーストは遠方の銀河の中で稀に起きる現象なのでしょう。 しかしどのような天体が、こんなに遠方でも明るく見える現象を 起こしているのかはわかっていません。 もっとたくさんのガンマ線バーストの距離を決めることや、 ガンマ線バーストの発生環境を調べることが重要で、 このような観測に「あすか」が活躍しました。

右図は1997年8月28日に発生したガンマ線バーストのＸ線残光を「あすか衛星」で観測したものです。ガンマ線バーストの発生位置に「あすか」が数日後でも観測可能なＸ線残光が現れて減衰していきます。観測の前半(左)と後半(右)とで X 線強度の変化を比較してみると、明らかに減光しているのがわかりますね。

「あすか」はこのＸ線残光スペクトルを作ることに成功し、そこに元素特有の特性Ｘ線(輝線)を発見しました。それを鉄の元素からと考えると z＝0.9578の距離（宇宙年齢の56％、75億光年に相当）であることがわかりました。このように輝線の同定に成功すると、距離が正確に決められます。また、ガンマ線バーストの発生源は鉄を多量に含むような、濃いガス環境にあることもわかります。これは発生天体を考える上で重要な発見です。Ｘ線で位置が決まると、地上の大型望遠鏡でも精密な観測が可能になります。そして多くの場合、遠い銀河が存在し、ガンマ線バーストは銀河の中で起きる現象であることがわかります。しかしそれを起こした天体の種類はまったくわかっていません。原因天体がわからない、しかも宇宙で最大の爆発現象が未だにあるなんて楽しいですね。