京大ら,高速電波バースト前後に天体回転の急変観測

京都大学と台湾国立彰化師範大学は,河系内の強磁場の天体(マグネター)SGR1935+2154をX線で高頻度に観測し,2022年10月14日に発生した高速電波バースト(FRB)の前後に,星の自転が急速に速くなるグリッチが2回起きたことを突き止めた(ニュースリリース)。

宇宙の遠方から到来する謎の高速電波バーストは,2007年に発見が報告されてからいくつもの事象が検出されてきたが,その放射源である天体や,その発生機構は現在まで明らかになっていない。

マグネターSGR1935+2154は,前回の高速電波バーストから2年後の2022年10月10日,類似したX線バーストを頻発しはじめた。

研究グループは,これにいち早く気が付き,前回と同様に高速電波バーストが発生することを期待して,国際宇宙ステーションに搭されたNASAが運用するNICER望遠鏡や,X線天文衛星NuSTARに緊急観測を要請して,同月12日から4日間にわたるモニタリング観測を行なった。観測開始から2日後の14日,マグネターは期待していた高速電波バーストを起こし,X線観測データを得ることができた。

中性子星の自転は長期にわたって少しずつ遅くなっていくが,X線バーストを放射する活動期には複雑な時間変化を示すこともある。研究グループは,このX線パルスの到来時間を詳しく解析し,今回の高速電波バーストが起きた前後の時間で,SGR1935+2154の自転がどのように変化しているか調べた。

その結果,この天体は高速電波バーストが発生した約4時間前と4時間後に,急激に自転が速くなるグリッチという現象が起きたことを見つけた。このようなグリッチは,これまでにもいくつかの中性子星で観測されてきたが,高速電波バーストと付随して観測されたのは今回が初めてで,短期間にほぼ同じ強度の2度のグリッチを連続して観測できたのも初めて。

また今回の双子のグリッチは,これまでに観測された中で最大級であることも分かった。さらに,2度のグリッチの間で,自転が急激に減速していた。減速するということは何らかの方法でエネルギーを外に排出する必要がある。

研究グループはX線バーストのスペクトルも解析し,外に放出された放射エネルギーを計算した。その結果,放射によって失われたエネルギーは10%程度と分かり,荷電粒子を含む星風など,放射エネルギー以外の理由で減速が起きた可能性が示唆された。 

研究グループは,今回のような電波とX線を結びつけた多波長観測や,高頻度なマグネター観測などは,今後の高速電波バーストとマグネターの観測の研究を大いに進展させる鍵となるとしている。 

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