理系にゅーす

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光速

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1: 2019/04/11(木) 18:28:57.72 ID:CAP_USER
4月10日、イベント・ホライズン・テレスコープによって撮影された超大質量ブラックホールが公開されました。そのブラックホールは、地球から約5500万光年先にある「おとめ座銀河団」の「M87」の中心に位置しています。

「M87」は直径約12万光年の中に、数兆個の星と約13000個もの球状星団を含む巨大な楕円銀河。
https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/heic0815j.jpg

サーチライトの様に伸びるこの印象的な「光速に近い速度で放出された宇宙ジェット」は約8000光年にもおよぶと言います。しかも、噴出口付近の速度は見かけ上、光速を上回る「超光速運動」という驚きな観測結果も出ています。

この様な大規模活動の観測や、強力なX線源(画像1枚目、紫)が確認されていることから、大質量ブラックホールの存在が以前から指摘されていました。

4月10日の発表は、今まで捉えることが難しかったブラックホールを初めて撮影し、その存在を証明する史上初の出来事になりました。なお、この発表に関しては、追って詳細記事を掲載いたします。

続きはソースで

※ハッブル宇宙望遠鏡の「WFPC2」で捉えた「M87」
https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/03/opo0020a.jpg
※超大型干渉電波望遠鏡群で捉えた「M87」のジェット
https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/opo9943b.jpg

Zooming into the black hole jet in M87 https://youtu.be/tewyfUk_q4s


https://sorae.info/030201/2019_4_11_m87.html
ダウンロード


引用元: 【天文学】ブラックホールが撮影された「M87」ってどんな天体?[04/11]

ブラックホールが撮影された「M87」ってどんな天体?の続きを読む

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1: 2019/04/14(日) 03:09:46.90 ID:CAP_USER
このイメージ画像は、さそり座の方向約380光年先にある「さそり座AR星(AR Scorpii)」を再現したものです。

さそり座AR星は、主星は地球と似た大きさの白色矮星(右)と、太陽の3分の1の大きさの赤色矮星(左)の伴星からなる連星系です。明らかに伴星の方が大きいものの、質量は主星の方が20万倍重い。
また、さそり座AR星の特徴は、主星の白色矮星が高速に自転を行っていることで「電子を光速に近い速度まで加速」させているということ。紫外線や電磁波など様々な高エネルギー粒子が発生し・・・

続きはソースで

https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/04/heic1616a.jpg
https://www.spacetelescope.org/images/heic1616a/
ダウンロード (1)


引用元: 【天文学】地球サイズで爆速に自転する主星。高エネルギー粒子をぶつけられる伴星[04/12]

地球サイズで爆速に自転する主星。高エネルギー粒子をぶつけられる伴星の続きを読む

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1: 2019/04/11(木) 18:37:13.41 ID:CAP_USER
なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか?[04/10]

イリノイ州バタヴィアにあるフェルミ国立加速器研究所(FNAL)は、超伝導磁石を用いた大型の陽子・反陽子衝突型加速器テバトロンを有する施設です。トップクォークの検出に成功したことでも有名な同研究所は、ロバート・ラスバン・ウィルソン初代所長が企画・建設を担当し、1967年から現在に至るまで素粒子物理学などに関する研究を続けています。設立当初、FNALではハイテクトラブルを解決するために非常にローテクな解決策が用いられており、その中心にはなぜか「フェリシア」という名前のフェレットがいたことが明らかになっています。
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/00_m.jpg

Why Physicists Tried to Put a Ferret in a Particle Accelerator - Atlas Obscura
https://www.atlasobscura.com/articles/felicia-ferret-particle-accelerator-fermilab

「原子炉の父」ことエンリコ・フェルミにちなんで「フェルミ国立加速器研究所」と名付けられたFNALは、線形加速器(リニアック)、ブースター、リサイクラーリング、メインインジェクターリングから成る加速器を有しています。

リニアックは陽子線とエネルギーを提供するためのもので、ブースターがそれらを加速。リサイクラーリングはより強いビームを得るために陽子をひとまとめにし、メインインジェクターリングはリサイクラーリングにより生成されたビームを閉じ込めて何万回も回転させることで、ビームを光の速度まで加速させます。

FNALの建設風景を収めた写真
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s01.jpg

1971年に戻ると、FNALの加速器の設計は少し異なっていました。現在の加速器と異なるポイントは、メインインジェクターリングおよびリサイクラーリングが存在しなかったという点。当時の加速器では、4マイル(約6.4km)もの長さの「メインリング」と呼ばれるものがこれらの代わりをしていました。このメインリングには内部を通る粒子ビームを導くための「双極子磁石」がなんと774個も搭載されており、さらにその粒子ビームを収束させるための「四重極磁石」が240個搭載されていたとのこと。

これらの磁石はそれぞれ20フィート(約6.1メートル)ほどの長さで、重さはなんと約13トンもあります。これらの磁石が非常に脆弱で、加速器稼働からわずか2日でコイル周りのガラス繊維の絶縁が壊れてしまい2つの磁石が故障。それから数か月で、加速器はなんと350個もの磁石を交換する羽目になったそうです。

それでも1971年6月30日に、なんとか粒子ビームをメインリング周りにまで送ることに成功。しかし、加速器で加速される粒子のエネルギーが70億電子ボルト(eV)を超えたところで、磁石が再びショートしてしまいます。加速器の故障原因について調査したところ、「加速器に使用する真空ダクトの中に金属の細片が残っていたこと」が原因であると判明したそうです。

この故障の原因を取り除くために用いられたのが、フェレットのフェリシアでした。以下の写真は当時の加速器に使用されていた長さ300フィート(約91メートル)の真空ダクトと、その中をゴミ掃除のために走り回ったフェレットのフェリシア。
https://i.gzn.jp/img/2019/04/10/why-ferret-particle-accelerator/s02_m.jpg

続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190410-why-ferret-particle-accelerator/ 
ダウンロード (3)


引用元: なぜ最先端の科学の現場で加速器の中にフェレットが入れられていたのか?[04/10]

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1: 2019/03/08(金) 17:38:20.68 ID:CAP_USER
宇宙の成り立ちの謎に迫る「国際リニアコライダー」と呼ばれる巨大な実験施設について、柴山文部科学大臣は、国内外の科学者による議論の動向を見極めながら誘致するかどうかを判断する考えを示しました。

「国際リニアコライダー」は光とほぼ同じ速さにまで加速させた電子などを衝突させ、宇宙が誕生した直後の状態を再現する巨大な実験施設で、国際プロジェクトでは、日本の北上山地が建設候補地に挙がっています。

文部科学省は、7日、都内で開かれた国際会議で・・・

続きはソースで

https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190308/K10011840241_1903081239_1903081247_01_02.jpg

NHKニュース
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20190308/k10011840241000.html
ダウンロード


引用元: 国際リニアコライダー「議論見極めて誘致判断」柴山文部科学相[03/08]

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1: 2019/03/07(木) 06:39:08.61 ID:CAP_USER
【3月6日 AFP】
欧州合同原子核研究機関(CERN)は5日、暗黒物質(ダークマター)に関連する素粒子を探すための新たな実験を計画中であることを明らかにした。ダークマターは宇宙の約27%を構成すると考えられている。

 フランスとスイスの国境にまたがる、全長27キロのトンネル内に設置された巨大実験施設「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」を運用するCERNによると、新たな実験は「弱く相互作用する軽い粒子を探すように設計」されているという。

 科学者らによると、恒星、星間ガスや塵(ちり)、惑星とその上にあるすべてのものを含む、いわゆる通常物質は宇宙全体の5%にすぎないという。宇宙の残りの95%を占めるのはダークマターとダークエネルギーだが、科学者らはまだどちらも直接観測するには至っていない。望遠鏡では観測できない謎の物質ダークマターは、宇宙の他の天体に及ぼす重力を通じて検知される。

 実験についてCERNは声明を発表し、「実験でターゲットにされる粒子の一部はダークマターに関連している」と言及している。

 LHCは2010年、高エネルギー陽子同士を光速に近い速度で衝突させる実験を開始した。
この衝突では新たな素粒子が生成され、物理学者らに自然の法則に関する新たな観察機会を提供し、宇宙の理解を深めることにもつながると期待がかかる。 

続きはソースで

(c)AFP

https://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/3/4/320x280/img_34f8fc082ab35ac81805d7a67bdc7431287115.jpg

https://www.afpbb.com/articles/-/3214434
ダウンロード (3)


引用元: 【物理学】「ダークマター」検出へ、欧州の原子核研究機関(CERN)が新たな実験計画[03/06]

「ダークマター」検出へ、欧州の原子核研究機関(CERN)が新たな実験計画の続きを読む

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1: 2019/01/25(金) 16:55:03.97 ID:CAP_USER
億光年彼方で発生したガンマ線バーストのスペクトル解析や理論計算から、ガンマ線バーストを引き起こした極超新星に光速の30%以上もの高速成分が付随することなどが明らかになった。極超新星が光速ジェットにより起こる爆発現象であるという理論を支持する成果である。
【2019年1月24日 京都大学/レスター大学/アンダルシア天体物理学研究所】

宇宙で最も高エネルギーの爆発現象であるガンマ線バースト(とくに継続時間が数秒以上のもの)は、太陽が100億年かけて放出するエネルギーを軽々と上回るほどの莫大なエネルギーが数秒~数十秒程度の間に放出される。そのうち一部のガンマ線バーストは、超新星を伴って現れることが知られている。そのような超新星には、高速膨張する超新星放出物質によって作られる性質が見られることから、通常の超新星の10倍以上の爆発エネルギーを持つ「極超新星」と解釈されている。

標準的なモデルでは、ここまで激しい超新星爆発を説明することができない。そのため、非常に高速で回転するなど特殊な条件を満たした星が、一生の最期に中心部でブラックホールか非常に磁場の強い中性子星を形成し、それに伴って光速に近い速度のジェットが形成されるというモデルが提唱されている。

このモデルでは、ジェットのエネルギーの大部分が星全体を吹き飛ばすこと(極超新星の発生)に使われ、一部はほぼ光速に近い速度を保ったまま星を突き抜けてガンマ線を放出すること(ガンマ線バーストの発生)が示されている。この仮説が正しければ、光速に近い速度のガンマ線バーストのジェット成分と光速の10%程度の速度を示す極超新星成分のほかに、光速の数十%程度の速度の「コクーン」(cocoon:繭)が存在すると予測されるが、これまでの極超新星の観測でコクーン成分は確認されていなかった。

■ガンマ線バーストと極超新星の想像図(提供:Anna Serena Esposito)
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15529_illustration.jpg

2017年12月5日、コップ座の方向でガンマ線バースト「GRB 171205A」が発生した。地球からの距離は約5億光年と、ガンマ線バーストとしては史上3番目の近さで、このような近傍ガンマ線バーストは10年に1回程度しか発生しない貴重な現象である。

京都大学の前田啓一さん、スペイン・アンダルシア天体物理学研究所のLuca Izzoさんたちの研究グループは、口径10mのスペイン・カナリア大望遠鏡と口径8mのチリ・VLT望遠鏡を用いて、可視光線波長におけるGRB 171205Aの詳細な追観測を即座に開始した。すると、ジェットとは異なる、主に可視光線で光る成分が爆発直後から存在することが確認された。

さらに、ガンマ線バースト発生の1日後には、極超新星で見られるような幅の広い吸収線が現れ始め、超新星「SN 2017iuk」と名づけられた。これまでガンマ線バーストに付随する超新星由来の成分が発見されたのは、最も早い例でも爆発の5日後であったことから、今回の観測は非常に重要な機会となる。

■コップ座の渦巻銀河に発生したGRB 171205A・SN 2017iuk(提供:カナリア大望遠鏡)
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15530_sn2017iuk.jpg

アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10433_sn2017iuk

続きはソースで

(提供:Izzo et al. (2019) Nature、京都大学) 
ダウンロード


引用元: 【天体物理学】極超新星は光速ジェットにより引き起こされる、ガンマ線バーストのスペクトル解析や理論計算で証明[01/24]

極超新星は光速ジェットにより引き起こされる、ガンマ線バーストのスペクトル解析や理論計算で証明の続きを読む
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