ブラックホールが星を内側から飲み込み、史上最長のガンマ線バーストを発生

2025年7月2日、NASAのFermi Gamma-ray Burst Monitor（フェルミ・ガンマ線バースト監視装置）が、極めて異例な事象を検出した。「GRB 250702B」と名付けられたこのガンマ線バーストは、約25,000秒（約7時間）にわたって放出が継続した。50名以上の研究者からなるチームがこのデータを分析し、プレプリントサーバーのarXivで結果を公開した。研究チームは、このバーストはこれまでに確認されているどの親天体モデルでも説明できないと結論づけている。

主要な観測結果

このバーストは、いくつかの極端な特性を示した：

• 継続時間が約25,000秒に及び、これまでの記録である約15,000秒を大幅に塗り替えた。
• 非常にハードなスペクトルと高いピークエネルギーを示し、静止系での光子エネルギーは10 MeVを超えた。
• 秒単位以下の時間変動と高い総放射エネルギーを併せ持っていた。これらは通常、コンパクトで高速回転する中心エンジンから生じる超相対論的ジェットに関連する特徴である。

標準モデルが通用しない理由

研究チームは、既知のガンマ線バーストの親天体を体系的に評価したが、それらは観測結果と矛盾することが判明した：

ヘリウム合体による説明

極端な継続時間、スペクトルの硬さ、そして急速な変動を説明するために、チームは「ヘリウム合体（helium merger）」シナリオを提案している。このモデルでは、連星系が恒星質量ブラックホールと、進化して膨張する伴星で構成される。伴星が成長するにつれ、ブラックホールを飲み込む。その後、ブラックホールは伴星の外層（エンベロープ）の中を渦を巻くように内側へと進み、摩擦や潮汐相互作用によって軌道エネルギーを失いながら、密度の高いヘリウム核へと到達する。

ブラックホールが核に到達すると、系の高い角運動量によって、直接的な落下ではなく降着円盤を介した質量降着が引き起こされる。その円盤は強力な磁場を生成して超相対論的ジェットにエネルギーを供給する一方で、粘性過程が強力な風を発生させる。このジェットと、それに伴う超新星のような爆発が組み合わさることで、GRB 250702Bの観測結果と一致する、長時間の高エネルギーガンマ線放出が引き起こされる可能性がある。

意義と影響

ヘリウム合体モデルは、連星の進化、特異な超新星、そして長時間ガンマ線バーストを一つの枠組みで結びつけるものである。また、この力学にはコンパクト天体と伴星との深い相互作用が含まれるため、こうしたイベントと重力波源との潜在的な関連性も示唆している。

データおよび発表