2010年10月14日

ガンマ線バースト

同じ速度で、同じ方向に進む2台の自動車は、お互いから見ると、止まっているように見える。当たり前のような話だが、これがニュートン力学での考え方だ。

さて、同じような話を、宇宙で考えるとどうなるか。つまり、宇宙が膨張していて、遠くの星は、地球から離れる方向に動いている。遠くにあればあるほど、離れるスピードは速い。ということであれば、地球から見ると、その星から発せられた光の速度は、通常の光速よりも遅くなるのではないかと思う。しかし、実際はそうではない。ものすごいスピードで地球から遠ざかっている星からの光の速度も実は変わらず一定なのだ。

光の速度が運動している物体から発せられても変わらないということは、1887年にアルバート・マイケルソンとエドワード・モーリーの2人によって行われたマイケルソン・モーリーの実験で証明された。エーテルに対する相対運動が検出されなかったのである。

そして、1905年に、アインシュタインの特殊相対性理論の骨子となっている光速度不変の原理、つまり「真空中の光の速さは、光源の運動状態に影響されない一定値cである」という理論によって、エーテルの存在ははっきり否定された。光の速度が変化しないことを理論化したのである。

真空中でも光が伝播するのは、光が電磁波の一種だからだ。電磁波というのは、エネルギーの放射現象であり、空間の電場と磁場の変化によって形成された波あるいは波動のことである。電磁波は、波長の長い方から、電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線などと呼び分けられている。電磁波の速度は不変であり、秒速約30万km(正確には299,792,458m/s)であり、一般には真空中の光速度と呼ばれている。

X線とガンマ線は、どちらも電磁放射線と呼ばれる電磁波の一種であるが、波長だけでは区別することができない。本来、その発生機構により区別されるものであるが、発生機構の違いが重要ではない場合は、波長領域の区分として一意的に扱い、X線よりも短い波長領域の電磁波をガンマ線と呼ぶこともある。
grb_image_jp_sm.jpg
発生機構というのは、ガンマ線の場合、電子と(反粒子である)陽電子が衝突し、エネルギーに変換されるときに発生する。ガンマ線バーストではガンマ線が数秒から数時間にわたって大量に放出され、その後、X線の残光が数日間見られる現象である。その発生機構から、ガンマ線バーストは、超大質量の恒星が一生を終えるとき、極超新星となり爆発し、これによってブラックホールが形成され、バーストが起こるのではないかと推測されている。しかし、これで正しいということにはなっておらず、未だ解決されていないホットな問題である。

図は、京都大学のサイトに掲載されているガンマ線バーストの解説と想像図。

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posted by 火星ちゃん at 16:02| Comment(0) | TrackBack(0) | 理論 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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