ブラックホールを用いた高赤方偏移宇宙の探査に関する理論研究

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今年度は連星中性子星合体に関する共同研究を行った。連星中性子星合体は2017年に初観測された。このイベントはGW170817と名付けられ、ガンマ線から電波に至る電磁波でも観測が行われた。ガンマ線の検出は、連星中性子星合体が短いガンマ線バーストの起源であるという説の証拠になる可能性がある。また、主に可視光、近赤外線において輝くマクロノバと呼ばれる天体は連星中性子星の合体時に合成された重元素の放射性崩壊によって駆動されている可能性があり、注目された。まず、検出されたガンマ線(以下 GRB170817A という)に関して、それが短いガンマ線バーストの証拠なるかを考察した。私は観測されたガンマ線の放射源が、コンパクトネス条件と呼はばれる光子が放射源から抜け出るための条件を満たすかを調べることで理論モデルに加えられる制限を調べた。その結果、連星中性子星合体では従来考えられていたジェット以外からもガンマ線は放射されることを意味する。また、マクロノバに関して、エネルギー源が重元素からの加熱かどうかをより詳細に検討した。連星合体後には一般に短いガンマ線バーストを駆動するような高エネルギー天体が形成されると考えられている。高エネルギー天体の活動はマクロノバを駆動する飛散物 質にエネルギーを注入する可能性が考えられる。私は高エネルギー天体からのエネルギー注入を考慮して観測されたマ クロノバの光度曲線の再現を試み、マクロノバは重元素加熱がなくとも再現されることかを示した。さらに、エネルギー注入機構として長時間によってジェットが駆動される場合を考え、今後のX線観測によって、 ジェットの存在が確認できることを示した。最後に、より短時間でのマクロノバがどのような観測的特徴をもつかも考察した。