2つの奇妙な星が地球にユニークな電波信号を送信した可能性がある

地球上には奇妙な電波信号が届いています。天文学者がその場所を知っていれば、毎日何千回もそれを感知することが可能です。

これらは、おそらく宇宙人が人間と接触しようとしているものではない。天文学者はこれを高速電波バースト（FRB）と呼んでおり、現在最も悩ましい宇宙の謎のひとつとなっている。FRBの発生源はわかってきたが、原因は正確にはわかっていない。

天文学者たちはこれに取り組んでいる。南京大学と香港大学の研究者らは、9月21日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に発表した論文の中で、FRB 20201124Aと名付けられた急速に繰り返されるバーストを研究し、その1つの形成要因をモデル化した。

高速電波バーストは短時間で、ほとんどは1、2秒、あるいはそれ以下で終わります。バーストなので、発生すると太陽と同じくらいのエネルギーを持つと考えられています。とはいえ、信号が人間に届く頃には、地上の電波よりはるかに弱くなっているのが一般的です。これが、バーストの発見に長い時間がかかった理由の1つです。

天文学者たちは、10年以上にわたって電波望遠鏡でこうした小さな点滅を観測してきた。2007年、6年前のデータを精査していた天文学者たちは、原因不明の短いパルスを発見した。これは、これまでに発見された数百のパルスの最初のものだった。

未知からのシグナル

FRB の原因は、もし単一の説明があるとしても、依然として不明瞭である。天体物理学者は、ブラックホール、中性子星、ガンマ線バースト、超新星、その他さまざまな遠方の現象 (そう、宇宙人さえも) との関連を示唆している。

最も有力な原因の一つはマグネターだ。マグネターは、地球の1兆倍もの非常に強い磁場を持つ、ある種の高エネルギー中性子星だ。2020年、天文学者たちは私たちの銀河系内のマグネターから発せられるFRBを発見した。

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それでも、マグネターがなぜFRBを発生させるのかは正確にはわかっていない。天文学者の中には、マグネターの自転の仕方が関係しているのではないかと考える人もいる。自転の仕方によって、特定のFRBの予測可能なビートが作り出される可能性があるのだ。これは、回転するパルサーの時計仕掛けのように正確なタイミングに似ている。天文学者はこの特性を「周期性」と呼んでいる。しかし、多くの場合、その証拠はない。（別の説では、一部のFRBはブラックホールの周りに蓄積するガスと塵の円盤から発生するという。）

さらに複雑なのは、数百の FRB がそれぞれ異なる性質を持っていることです。一度だけ光った後、二度と見ることができないものもあれば、数回光るものもあります。何日間も沈黙し、その後、短時間ランダムに光り、再び沈黙するものもあれば、何十回も何百回も連続して光るものもあります。FRB 20201124A は、間違いなく後者のカテゴリに属します。

FRB 20201124A の探索

天文学者たちが初めてこの天体を観測したのは2020年11月（名前の番号の由来）。彼らは、ブリティッシュコロンビア州にある電波望遠鏡CHIMEでこの天体の音を垣間見た。この電波望遠鏡は現在、FRBの痕跡を探す任務を負っている。毎日、CHIMEは空を横切って、一度に数分間、ある地点で停止する。この停止の1つで、望遠鏡はFRB 20201124Aを発見した。

最初は、単なるもう一つのFRBのように見えました。「私たちはすぐには発表しませんでした」と、CHIMEの発見に関わったマギル大学の博士研究員、アダム・ランマンは言います。しかし、すぐに状況は一変しました。

2021年4月、CHIMEはFRB 20201124Aが比喩的に点灯し、繰り返しパルスを発しているのを発見した。CHIMEの天文学者たちは世界の天文学コミュニティに警告を発した。「その後、他の多くの天文台でもこの電波による多くの現象が観測され始めました」とランマン氏は言う。

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そうした観測所の1つが、中国南西部の貴州省の山岳地帯にある世界最大の電波望遠鏡、FASTだ。同日ネイチャー誌に掲載された別の論文では、FASTを使用した科学者らが、FRB 20201124Aが再び沈黙するまでに、さらに約2,000回の爆発を観測したと報告している。

「この大規模なサンプルはFRBの起源を解明するのに役立つだろう」と南京大学の天体物理学者、王法銀氏は言う。

繰り返し発生するFRBは目新しいものではないが、FASTの観測では電波の中にいくつかの独特な特徴が見られ、何かがFRBに干渉している可能性を示唆している。「FRB 20201124Aには独特な特徴がいくつかあり、それがFRBモデルを作成する動機となっている」とワン氏は言う。

モデル恒星系

ワン氏と彼の同僚はモデルを試作した。彼らのモデルは、FRB 20201124A は確かにマグネターから来ているが、マグネターだけではないことを示唆している。マグネターから放射される電波は、マグネターが周回する恒星の裾野を通過する。マグネターは Be 星と呼ばれる特殊な種類の星で、プラズマとガスの円盤に包まれた非常に明るい星である。FRB からの電波はその円盤を通過するため、FRB のユニークな特徴が説明できる。

「すべて完全に推測の域を出ないが、不可能なことは何もない」と、セントルイスのワシントン大学の天体物理学者で著者ではないジョナサン・カッツ氏は言う。

「これほど詳細に論じた論文は他に見たことがない」と、同じく著者ではないランマン氏は言う。

しかし、このモデルは FAST データに完全に適合するわけではなく、十分に説明できない変動がかなりある。「何が起こっているにせよ、その中心には彼らのモデルがあるかもしれないが、それよりも多くのことが起こっている」とカッツ氏は言う。

FRB をこのようにモデル化することは目新しいことではない。天文学者は、FRB の繰り返しは、他の恒星を周回する中性子星またはブラックホールのせいだとよく考えてきた。一方で、FRB 20201124A が正確にどのように繰り返されるかはまだ明らかではない。カッツ氏によると、外部のグループはまだ FAST データを調べて周期性の証拠を見つけられていないという。

それでも、天文学者が探しているのが別の恒星を周回するマグネターであれば、その場所もわかっている。このモデルを作成したのと同じ観測により、FRB 20201124A の発生源を特定の銀河に絞り込むことができ、天文学者が後でそれを見つけるのに役立つ可能性がある。彼らは、たとえば X 線やガンマ線など、他の波長で探すことでそれを見つけるかもしれない。

天文学者たちはこれまでにも、X線を使ってこの銀河を徹底的に探査しようとしてきた。しかし、このモデルは彼らの探索範囲を狭めるのに役立つかもしれない。そして、この研究の後、ランマン氏はそのことを勧めている。「もちろん、今後はX線で対応するものをさらに探査する」のが適切だとランマン氏は言う。