宇宙からの奇妙な信号は回転するダイヤモンドダストによるものかもしれない

天文学者のジェーン・グリーブスが探していたのはダイヤモンドでも、奇妙なマイクロ波放射でもありません。彼女が本当に見たかったのは塵でしたが、グリーンバンク望遠鏡の機器から送られてくる数字は彼女が期待していたものとは一致しませんでした。

グリーブス氏は惑星形成の初期段階を研究しており、数年前、まだ惑星、衛星、小惑星に融合していない塵の環で飾られたいくつかの恒星を詳しく観察することにした。彼女はウェストバージニア州の巨大な天文台、グリーンバンクに行き、施設の高感度でユニークな機器を使っていくつかの原始惑星円盤を詳しく観察したが、得られた結果は奇妙なものだった。

「私は、着実に明るくなる小さな塵粒子からの放射を探していました。しかし、この放射は、波長が進むにつれて明るくなり、その後再び暗くなりました。これは、ほとんどの天文学的プロセスでは実現するのが非常に難しいことです」とグリーブス氏は言います。

遠く離れた熱い星の周りの波長の奇妙な形とパターンは、何年も彼女を悩ませ続けました。

「この数字を8年くらいじっと見つめて、『あれは間違っている、あれは間違っている』と言い続けてきました」とグリーブス氏は言う。彼女はグリーンバンクのデータがそこにあったまま、他のプロジェクトに取り組み続けた。その後、彼女はマンチェスター大学で、同僚による異常マイクロ波放射（AME）と呼ばれるものに関する講演に偶然参加した。彼女は、非常に間違っているように思えた数字は間違いではなく、むしろ彼女が探していた塵とはまったく異なるものであることに気づいた。

ネイチャー・アストロノミー誌に掲載された論文で、グリーブス氏と同僚らは、3つの系でAMEを検出したと発表した。これらの系にはすべて、恒星の近くにナノダイヤモンドが存在するという非常に興味深い特徴がある。

AME は約 20 年前に初めて検出され、星間空間の調査で奇妙な変動放射として現れました。これは、グリーブス氏が恒星の周囲で観測した電波放射に似ています。

それが何なのか、どこから来ているのかを正確に特定できる人は誰もいなかったが、測定結果に基づくと、その特徴的な電波シグネチャを生成できる回転するナノ粒子から来ている可能性があると思われた。

「暗闇の中を歩いていて、懐中電灯を持っていて、手の中で懐中電灯を何度も何度も回しているところを想像してください。誰かがあなたを見ていると、懐中電灯が回るたびに、あなたの後ろに波打つ光の跡が見えるでしょう。それと似ていますが、懐中電灯の代わりに電波です」とグリーブス氏は言います。

しかし、それはどんなナノ粒子だったのでしょうか。ここでグリーブス氏の研究が役に立ちます。数十年にわたる測定の結果、研究者たちは原始惑星系円盤を持つ 3 つの恒星系を観測しました。これらの円盤には、高温で明るい恒星の周りを周回する極小のナノダイヤモンド (多くはわずか数原子の大きさ) を示す独特の光波パターンも含まれていました。グリーブス氏がグリーンバンクで調査したのは、その 1 つのシステムでした。

グリーブス氏とその同僚が、周囲にナノダイヤモンドがあることが知られている3つの星を詳しく調べたところ、3つすべてが、星の周囲の環境から発生するものとしてはこれまで見られなかったAMEも放出していることがわかった。

これらのダイヤモンドは、あなたが身に着けるダイヤモンドとは異なり、そこから発せられる光は、言葉の意味での「輝き」ではありません。宝石店で購入するダイヤモンドよりも、他の材料を掘削したり研磨したりするために工業用途で使用されるダイヤモンドに近いものです。

「工業用ダイヤモンドの粉末は、写真で見るとあまり魅力的ではありません。残念ですが、もしかしたらもう少し大きいものもあるかもしれません。隕石の中に見つかった、少し大きいダイヤモンドの塊の方が、ちょっと魅力的です」とグリーブス氏は笑う。これらのダイヤモンドは直径がわずか数ナノメートルで、太陽系の水素ガスを通過する際に拾い上げられた水素原子の層で覆われている。

それらは小さいかもしれないが、AME がどこから来るのかという大きな謎を解くのに役立つかもしれない。これは、星間空間からやってくる AME を調査している研究者にとって、深宇宙で探している回転するナノ粒子がダイヤモンドであるかどうかを確認するための新たな手がかりとなる。

グリーブス氏と同僚たちは研究を続ける予定だ。グリーブス氏は、塵の原始惑星系円盤を研究した独自の研究をようやくまとめることができただけでなく、ナノダイヤモンドの専門家と協力し、学生と協力してナノダイヤモンドと星間AMEとの関連の可能性を調べ始める予定だ。

「これが3つの特定の原始惑星系円盤よりもはるかに大きいものなのかどうか、統計的な見方が得られることを期待しています」とグリーブス氏は言う。