MITが数十億年離れた銀河から、心臓の鼓動のような規則的な電波を発見

MITなどの天文学者からなる研究グループは、はるか彼方の銀河から、驚くほど規則正しく点滅しているように見える奇妙で持続的な電波信号を検出したことを発表した。

これまでに観測された最も長時間の高速電波バースト

この信号は高速電波バースト(Fast Radio Burst : FRB)と呼ばれるもので、天体物理学的な起源が不明な強烈な電波のバーストであり、通常はせいぜい数ミリ秒しか続かない。しかし、今回の信号は最大3秒と、通常のFRBの約1,000倍もの長さにわたって持続していたという。また、その間に、0.2秒ごとに心臓の鼓動のような明確な周期性をもった電波のバーストを検出した。

研究チームはこの信号をFRB 20191221Aと名付け、現在までに検出された最も長時間のFRBで、最も明確な周期的パターンを持つものであるとしている。

信号の発生源は、地球から数十億光年離れた遠方の銀河にある。しかし、天文学者は、この信号が電波パルサーかマグネターのいずれかから発せられているのではないかと考えている。マグネターとは、中性子星の一種で、巨大な星の崩壊したコアが非常に高密度で高速回転しているものだ。

MITのカブリ天体物理学・宇宙研究所のポスドク Daniele Michilli氏は、「宇宙には、厳密に周期的な信号を発するものはあまりありません」と言う。「私たちの銀河系では、電波パルサーやマグネターがその例で、これらは回転しながら灯台のようなビーム状の放射を発しています。そして、この新しい信号は、ステロイドのマグネターやパルサーである可能性があると考えています。」

研究チームは、この天体からのより多くの周期的な信号を検出し、それを天体物理学的な時計として使用することを望んでいます。例えば、バーストの周波数や、電波源が地球から遠ざかるにつれてどのように変化するかを調べれば、宇宙が膨張している速度を測定することができるかもしれない。

この発見は、CHIME/FRBコラボレーションのメンバー、MITのCalvin Leung、Calvin Leung、Calvin Leung、Kiyoshi Masui、およびマギル大学の研究員としてこの発見に貢献したDaniele Michilliによって、Nature誌に報告された。

心臓の鼓動のようにドーン・ドーン・ドーンと周期的に繰り返す

2007年に最初のFRBが発見されて以来、宇宙全体で何百もの同様の電波フラッシュが検出されている。最近では、カナダのブリティッシュ・コロンビア州にあるドミニオン電波天体物理観測所にある4つの大きな放物面反射鏡からなる干渉型電波望遠鏡、カナダ水素強度マッピング実験(CHIME)によっても検出されている。

CHIMEは、地球が回転している間、常に空を観測し、宇宙のごく初期に水素が発する電波を拾うように設計されている。この望遠鏡は偶然にも高速電波バーストにも感度があり、2018年に空の観測を開始して以来、CHIMEは空のさまざまな場所から発せられる数百のFRBを検出している。

これまでに観測されたFRBの大半は、単発のもので、数ミリ秒続いた後、瞬時に消える超高輝度の電波バーストである。しかし最近、研究者たちは初めて、規則的なパターンで電波を放射しているように見える周期的なFRBを発見した。この信号は、4日間のランダムなバーストからなり、その後16日ごとに繰り返されます。この16日周期は、実際の電波バーストの信号が周期的ではなくランダムであるにもかかわらず、周期的な活動パターンを示している。

2019年12月21日、CHIMEは潜在的なFRBの信号を拾い、受信データをスキャンしていたMichilli氏の注意を即座に引いた。

「それは異常なものでした 」と彼は振り返る。「約3秒と非常に長いだけでなく、極めて正確な周期的ピークがあり、心臓の鼓動のように1秒の何分の一かの間隔でドーン、ドーン、ドーンと発していたのです。信号自体に周期性があるのはこれが初めてです。」

100万倍明るく見える電波バースト

FRB 20191221Aの電波バーストのパターンを分析したところ、Michilli氏らは、我々の銀河系にある電波パルサーやマグネターからの放射と類似していることを発見した。電波パルサーは中性子星で、星が回転するにつれて電波ビームがパルス状に放出されるように見える。

この新しい信号と、私たちの銀河系パルサーやマグネターからの電波放射との主な違いは、FRB 20191221Aが100万倍以上明るく見えることだ。Michilli氏によると、この光り輝く閃光は、遠方の電波パルサーまたはマグネターが、通常は回転しているためあまり明るくなく、CHIMEが幸運にもキャッチすることができた珍しい3秒間のウィンドウで、何らかの未知の理由で一連の輝かしいバーストを放出したことに由来する可能性があるという。

「CHIME は、現在、さまざまな性質を持つ多くの FRB を検出しています。私たちは、非常に乱れた雲の中に住んでいるものもあれば、クリーンな環境にあるように見えるものも見てきました。この新しい信号の特性から、この光源の周りには、非常に乱流であるに違いないプラズマの雲があると言えます。」とMichilli氏は語る。

天文学者たちは、この天体からのさらなるバーストをキャッチすることを試みている。

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この記事を書いた人

TEXAL管理人。学校の授業でMS-DOSを使っていたくらいの年代。Windows95の登場で衝撃を受け、テクノロジー業界に興味を持つ。以来ガジェット・ゲーム情報を追い続けてうん十年。大学では物理を専攻していたこともあり、物理・宇宙関係の話題も大好き。

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