[論文レビュー] Gamma-ray Bursts Produced by Mirror Stars

С. И. Блинников|arXiv (Cornell University)|Feb 21, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、γ線バースト（GRBs）が鏡物質星の崩壊または合体によって発生すると提案している。ここでは、不活性な鏡ニュートリノが通常のニュートリノに振動し、その後電子・陽電子プラズマと低バリオン数負荷の相対論的フレイボールを生成する。これはGRBsに最適な条件である。鏡物質仮説は、GRBs、ニュートリノの異常、ダークマター、MACHO微小レンズ効果の4つを統一的に説明する。

ABSTRACT

I argue that cosmic Gamma-ray Bursts (GRB) may be produced by collapses or mergers of stars made of `mirror' matter. The mirror neutrinos (which are sterile for our matter) produced at these events can oscillate into ordinary neutrinos. The annihilations or decays of the latter create an electron-positron plasma and subsequent relativistic fireball with a very low baryon load needed for GRBs. The concept of mirror matter is able to explain several key problems of modern astrophysics: neutrino anomalies, the missing mass, MACHO microlensing events and GRBs. Thus this concept becomes very appealing and should be considered quite seriously and attentively.

研究の動機と目的

• 宇宙的γ線バースト（GRBs）の起源を、新しい天体物理学的メカニズムによって説明すること。
• 現代天文学における未解決問題、すなわちニュートリノの異常、欠落質量、MACHO微小レンズ効果、GRBsのエネルギー収支を解明すること。
• 鏡物質をダークマターの妥当な候補およびGRBsの源として提案すること。
• 鏡物質物理学が観測されたGRBの性質（特に高エネルギーと低バリオン数負荷）と整合することを示すこと。
• 鏡粒子とニュートリノの振動を含む単一の理論的枠組みで、複数の天体物理学的パズルを統合すること。

提案手法

• 鏡物質星の星の崩壊または合体を、鏡ニュートリノの源としてモデル化すること。
• ニュートリノの振動理論を適用し、鏡ニュートリノが通常のニュートリノに変換可能であることを示すこと。
• 通常のニュートリノが電子・陽電子対に崩壊または消失する過程をシミュレーションすること。
• 電子・陽電子プラズマから相対論的で低バリオン数負荷のフレイボールが形成される過程を計算すること。
• 理論的素粒子物理学と天体物理学的制約を用いて、モデルがGRB観測と整合することを検証すること。
• モデルがニュートリノの異常、ダークマター、微小レンズ効果を同時に説明できるかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 鏡物質星がニュートリノの振動とプラズマ形成を通じてγ線バーストを生成できるか？
• RQ2 鏡ニュートリノがどのように通常のニュートリノに振動し、その結果としてエネルギーがどのように放出されるか？
• RQ3 得られるフレイボールのバリオン数負荷は何か？これはGRBsに必要な低バリオン数条件を満たしているか？
• RQ4 鏡物質仮説は、欠落質量とMACHO微小レンズ効果の両方を説明できるか？
• RQ5 鏡粒子を介してGRBの起源、ニュートリノの異常、ダークマターを統合的に説明できる一貫性のある理論的枠組みが存在するか？

主な発見

• 鏡物質星の崩壊または合体は、鏡ニュートリノを生成し、それが通常のニュートリノに振動する。
• これらの通常のニュートリノの崩壊または消失は、十分なエネルギーを持つ電子・陽電子プラズマを生成し、相対論的フレイボールを形成する。
• 得られるフレイボールは非常に低いバリオン数負荷を示し、γ線バースト放射に必要な条件と整合する。
• このモデルは、GRBs、ニュートリノの異常、ダークマター、MACHO微小レンズ効果を統一的に説明する。
• 鏡物質仮説は、複数の未解決の天体物理学的パズルを解消する強力で一貫性のある枠組みとして浮き彫りになる。
• 理論的枠組みは、既知の素粒子物理学と天体物理学的観測（特にニュートリノの振動とエネルギー出力）と整合しており、支持を受ける。