天文学者たちは、30億光年離れた矮小銀河から我々に向かって発射された強力な電波バーストを捉えた。

宇宙の奥深くから発生する大規模な爆発は、天文学者のデータに電波の急激な増加として現れます。高速電波バースト (FRB) と呼ばれるこの現象は、太陽が 100 年間に放出するエネルギーと同じ量のエネルギーを 1 回のパルスで運ぶことができます。しかし、バーストは数千分の 1 秒しか続かないため、電波天文学者は通常、この劇的な宇宙現象を理解したり、閃光が正確にどこで発生したかを特定したりするのに十分な背景情報を持っていません。そのため、FRB は天文学の大きな謎の 1 つとなっています。

科学者たちは、こうした激しい電波の噴出の原因についてあまりわかっていない。理論家の中には、ブラックホールや中性子星のような極めて高密度の物体の衝突によって爆発が起こると考える者もいる。また、FRB は遠く離れた恒星の崩壊によって発生すると主張する者もいる。

現在、天文学者たちはFRBのパズルのピースをつなぎ合わせるために必要な証拠を集めている。新たに発見されたバーストには、天文学者たちがこれらの謎めいた爆発をより持続的に観察するのに役立つかもしれない2つの重要な特性がある。

最新のFRB検出は、中国貴州省の500メートル口径球面電波望遠鏡（FAST）によるものだ。しかし、この爆発は天文学者のデータに記録された単なる1回の閃光ではない。この現象は散発的に繰り返されるため、研究者は世界中の望遠鏡で追跡観測を行い、その場所を特定することができた。ネイチャー誌に掲載された論文で説明されている。 今週、FRB 20190520B は、これらのバーストの間に持続的に発生する電波放射源とも関連付けられています。この放射源は、地球から約 30 億光年離れた矮小銀河の端にあります。

FRB を理解するために、研究者たちは今回のような繰り返し発生する現象を探してきた。「誰にとっても重要な疑問は、その起源の物語です」と、中国科学院国立天文台の電波部門を率いる FAST 望遠鏡の主任科学者で、研究著者のディ・リー氏は言う。「どのような天体やどのような物理学が、このような明るい現象を生み出すのかを本当に知りたいのです。」

2007 年に初めて発見されて以来、天文学者が検出した FRB の大部分は、明確に区別できる個別のイベントでした。これまでに発見された 500 を超えるバーストのうち、繰り返されるのはわずか 5 パーセント程度です。

繰り返し発生しない大多数の現象は、追跡調査にとってさらなる課題となる。「非常に明るいとはいえ、一回限りの出来事です」とリー氏は言う。「データからそれを掘り出す頃には、翌日、あるいは翌月になっているかもしれません。そうなると、もう後戻りはできません…この宇宙の爆発をその場で捉えることはできません。」

一回限りの出来事は興味深いものです。しかし、繰り返しは、研究者が現象をより深く理解するためのパターンを解明し始める場所です。

だからこそ、最新の FSB の発見は、研究者にこの爆発するパズルのピースを組み立てるチャンスを与えている。繰り返し発生する FSB が、パルスの間に弱い電波の持続的な発生源とともに検出されたのは、2012 年に最初に発見されて以来、今回が 2 回目だ。それ以降、他のリピーターも検出されたが、持続的な電波源と関連付けられたものは他になく、天文学者にとって研究すべき材料がさらに増えている。

「最初の発見は、さらなる疑問を生むだけです。その疑問の答えを得るのに役立つのは、2番目、3番目、4番目です」と、FRBを研究し、そのような現象の物理的性質を解明するためのシミュレーションを行っているコロンビア大学の天体物理学博士候補のナビン・スリダール氏は言う。同氏は今回の研究には関わっていない。「これらは極めて新しい種類のイベントであり、追加されるすべての情報源とデータポイントはまさに貴重です。」

科学者たちは、これらの激しい爆発を引き起こすエンジンは何なのか、そしてFRBを引き起こす原因はいくつあるのかを解明しようとしている。その取り組みの一部は、バーストが宇宙のどこで発生するかを特定することだが、研究者たちはこの現象をいくつかのクラスに分類している。現在、FRBは主にリピーターと非リピーターに分けられている。持続的な電波放射との関連が、さらに複雑な問題を加えている。

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この新たな検出により、「[2012年に発見されたFRB]は例外ではないと自信を持って言える」とスリダール氏は言う。しかし、並行して発生したFRBは、爆発のまったく異なるカテゴリーを表している可能性がある。「したがって、すべてのFRBを1つのカテゴリーに入れて、『すべてのFRBはこのように動作する』と言うことはできない。これは、新しい種類のFRBの誕生を示している」

おそらく別の説明があるかもしれないとリー氏は示唆する。これら 2 つのリピーターは、比較的新しい FRB かもしれないと同氏は言う。その考えは、爆発直後に見られると予想される現象を中心にしている。破片はすぐには消散しない。その物質が宇宙に広がるには少し時間がかかる。天文学者がバーストを早期に発見すれば、その高密度の噴出雲が持続的な電波放射の源である可能性がある。それが、なぜこれほど活発なのかも説明できるとリー氏は言う。

スリダール氏によると、今回検出されたFRBは2012年に初めて検出された繰り返しFRBと重要な類似点があるものの、まったく同じというわけではない。さらに、これらのFRBが特に若いという理論は、何がその原因であるかという仮定に依存しているという。マグネター（極めて強い磁場を持つ中性子星）が原因なら、それは理にかなっていると同氏は言う。しかし、もしその発生源が、例えば近くの恒星から物質を集積するブラックホール連星の一種であれば、この電波シグネチャも明らかになる可能性があり、それは時間とともに強くなるだろう。

「FRB の原動力となっているエンジンを特定するには、FRB の環境がどのようなものかを知る必要があります」とスリダール氏は言う。

結局のところ、電波の爆発は珍しいことではありません。科学者たちは、地球上で検出可能な FRB が宇宙で毎日何百回も発生していると計算しています。しかし、研究者たちはこの謎めいた現象の理解に着手したばかりです。そして、FRB は宇宙の唯一の謎ではありません。

「私たちはこの非常にダイナミックな宇宙に住んでいます」とリー氏は言う。「私たちは、奇妙で、時には理解しがたい、神秘的なものを常に発見しています。宇宙には、すでに知られているものよりも、まだ知られていないものがはるかに多くあります。」

訂正（2022年6月27日）：中国で最近検出された高速電波バーストは、定期的に繰り返されると以前の記事で述べていましたが、実際は散発的に繰り返されています。訂正しました。