【原】利用伽玛射线暴的馀烬测量宇宙

利用伽玛射线暴的馀烬测量宇宙 2022年7月21日，夏威夷当地时间

以国立天文台的研究者为中心的国际研究小组，通过分析昴望远镜等的档案数据，发现了以宇宙中能量最高的爆炸现象之一的伽玛射线暴为“测量标准”，测量宇宙距离达到132亿光年的方法。 这是提供了独立测量初期宇宙膨胀率，探索其进化的新手段的研究成果。

图1 :本研究的形象图片。 我们使用伽玛射线暴(喷射出的光点)测量宇宙的膨胀。 高分辨率图像在这里( 3MB ) (信用:国立天文台) 为了测量广阔宇宙的深度，天文学家发现并利用了真正亮度始终相同的天体，称为“标准光源”。 通过比较真正的亮度和观测上的亮度，可以知道到标准光源的距离，进而到同一区域内的其他天体的距离。 被用作遥远宇宙标准光源的超新星爆炸，可以测量到110亿光年的距离。 另一方面，伽玛射线突发的“伽玛射线暴( GRB )”是宇宙中最明亮的天体现象。 如果能将GRB作为标准光源使用，就有可能测量到132亿光年的遥远距离。 GRB发生后，几天内都会观测到可以称之为“残火”的余辉。 以国立天文台的玛丽亚·戴诺蒂助教为中心的国际研究小组，分析了用昴望远镜等多个望远镜观测到的500个GRB的可见光数据，调查了其光度曲线的特征(图2 )。 而且，他还表示，被称为“平台”的、具有余辉亮度几乎一定部分的179个GRB将作为标准光源(图3 )。

图2:GRB的亮度曲线(亮度随时间的变化)的一例。 研究小组关注了余辉亮度具有大致一定“平台”期间的179个天体，调查了“GRB峰值时的亮度”、“平台持续时间”、“平台结束时的亮度”这三个参数的关系。 (信用: Maria Dainotti et al.)

图3 :以“GRB峰值时的亮度”、“平台持续时间”、“平台结束时的亮度”为3轴时的GRB分布。 研究小组表示，179个GRB分布在某个平面上。 利用这3轴的相关关系，可以求出这些GRB的绝对光度(真正的亮度)。 (信用: Maria Dainotti et al.)

戴诺蒂助教的研究小组于2016年在x射线观测中也发现了同样的规律，通过将可见光观测中得到的关系也结合起来，可以进行更正确的距离测量。 此外，从模拟中可以看出，通过利用可见光观测得到的关系，可以以更高的精度求出宇宙的膨胀率等宇宙论参数。 通过对x射线和可见光两种数据的分析，对GRB的物理机制也有了新的见解。 调查波长依赖性后，研究小组得出结论，表示平台的179个GRB很可能来自高速旋转的中子星(磁石)。 戴诺蒂助教说:“这次，在可见光中首次发现的3维相关关系，是与选择偏差和红移无关的本质性的。 因此，可以确定显示这些特征的179个GRB通用的放射机制。 将来，可以作为要求高精度宇宙论参数的宇宙论标准光源使用。”他阐述了本研究的意义。

本研究成果如下: 刊登在美国天体物理学专业杂志《天体物理学期刊·营养补充剂系列》上，日期为2022年7月21日( dainotti et al." the optical two and three-dimensional fundamental pland.) nearly 180 gamma-ray burst afterglow s with swift/uvot，RATIR，and the SUBARU Telescope" )。

关于昴星望远镜 昴望远镜是自然科学研究机构国立天文台运用的大型光学红外线望远镜，得到了文部科学省大规模学术前沿促进事业的支持。 冒纳凯阿安装了昴望远镜，这是一个宝贵的自然环境，同时也是夏威夷文化历史上的重要场所，我们深深感谢冒纳凯阿有机会探索宇宙。

相关链接国立天文台2022年7月22日研究成果用超新星探索宇宙膨胀的历史(国立天文台2021年5月14日研究成果)