天文学者、深宇宙から繰り返される電波バーストのパターンを発見

天文学者たちは、6年間、100万光年離れた未知の物体が何度も爆発するのを観察してきた。激しいエネルギーの爆発の原因が何なのかはまだわかっていないが、あるチームは少なくとも銀河系外の花火がいつ爆発するかはわかったと考えている。彼らの考えが正しければ、この物体は夏の間ずっとフレアを噴き続けることになり、現代天文学最大の謎の1つに新たなヒントが次々ともたらされる可能性がある。

「すべての脈動が何か新しいことを伝えています」と、この新しいパターンの発見に貢献した英国マンチェスター大学の天文学者、カウストブ・ラジウェイド氏は言う。「10脈動で止めていたら、このような現象は見られなかったでしょう。」

2000 年代後半から 2010 年代初頭にかけて、天文学者たちは空に点在する電波の閃光に気づき始めた。それぞれの点が、太陽が数十年かけて生み出すエネルギーと同等の潜在的に壊滅的なエネルギーの噴出を数千分の 1 秒に圧縮したものだ。高速電波バースト (FRB) と呼ばれるようになったこの現象の原因が何であれ、宇宙で最も劇的な爆発の 1 つに違いない。理論家たちは想像力を膨らませ、遠く離れた超新星、中性子星の衝突、さらには宇宙船までをも想定した。

その後、繰り返しの現象が起きた。2015年、天体物理学者は、2012年に初めて閃光を放った深宇宙の一点から、さらに10個のFRBを検出した。その物体が何であれ、どうやら生き残り、再び閃光を放ったようだ。そしてまた、そしてまた。電波望遠鏡は、この活発な放射源からの数十、さらには数百の検出を記録した。それは一見ランダムに閃光を放ち、時にはわずか10分の1秒間隔で連続してちらつきを発し、時には数日または数ヶ月間隔で閃光を発した。それ以来、約100個の既知のFRB発生源のうち20近くが「リピーター」であることが明らかになっており、そのほとんどは昨年、カナダ水素強度マッピング実験（CHIME）望遠鏡で作業している天文学者によって発見された。

このグループのうち、CHIME 共同研究チームは、検出可能なパターン、つまり活動期と静穏期が交互に繰り返される 16 日周期の閃光を発する光源を 1 つだけ観測した。具体的な情報を渇望する理論家たちはこの数字に注目し、16 日は磁化された中性子星が自転する際の揺れと一致し、中性子星が地球の方向を向いたときに閃光が見えるようになるのではないかと示唆した。

ラジワデ氏と共同研究者らは今回、2012年に発生した最初のリピーターで、2つ目のパターンの可能性を発見した。彼らは5月に王立天文学会月報にその発見の詳細を発表した。

研究チームは、イギリスのラヴェル望遠鏡でできる限り多くの時間を、元のリピーターの観測に費やした。その時間は 4 年間に散発的に散発的に約 120 時間にも上った。その貴重な時間の間に、リピーターは 32 回の短いバーストを発し、ラジウェイド氏が昨年秋に分析したときには、その動作パターンが明らかになった。「私は基本的にデータをプロットしただけです」と彼は言う。「するとすぐにパターンが視覚的に現れました。」

ラジワデ氏は、6年間にわたる公開データからさらに250回の閃光を集めた後、リピーターが定期的に作動していたという十分な証拠があると確信した。同氏の計算によると、この光源は90日間連続でランダムなタイミングで閃光を発し、その後67日間は沈黙する。次にこのサイクルが繰り返され、合計157日間の周期となる。同グループの予測では、光源は6月2日に3か月間にわたって閃光を発していたはずだ。

しかし、この発見は今のところ未確認のままだ。望遠鏡のメンテナンスと観測時間の熾烈な競争のため、研究グループの 120 時間の観測は、リピーターが「オン」になっていたと現在ではわかっている時間帯にほとんど集中しており、結果に誤差が生じている可能性がある。この源が本当に彼らの推測したスケジュール通りに動いているかどうかを確認するには、定期的な間隔でフォローアップ観測を行う必要がある。

「ここで何か興味深いことが起こっていることは間違いありません。その点については誰もが同意するでしょう」と、この研究には関わっていないアムステルダム大学の電波天文学者ケリー・ゴージ氏は言う。「しかし、確認し、精査するには、より大きなデータセットを調べる必要があるでしょう。」

他の FRB 研究者も、今後の研究に対する彼女の熱意に共感している。「これは本当にエキサイティングな研究であり、世界コミュニティがこの研究を推進することは良いことです」と、マギル大学の天文学者で CHIME 共同研究メンバーのエマニュエル・フォンセカ氏は言う。「こうした発見は、私たちがいつの日か、これらが何なのかについて確固たるイメージを持てるようになるまで、物事を本当に限定してくれます。」

157日という長い周期（もう1つのリピーターの16日周期とは対照的）は、何がバーストを放射しているのかについての新たな手がかりとなり、孤立した中性子星の激しい回転と揺れよりも遅い何かを示唆している。「これを本質的に説明するのは難しくなります」とゴージ氏は言う。

この新しいパターンは、離れた物体が遠くから定期的に干渉し合っているという説をより強力に裏付けている。「私の推測では、軌道システムです」とラジウェイド氏は言う。「FRB は実際には中性子星のようなコンパクトな物体から発生していますが、ほぼあらゆるものの周りを回っている可能性があります。巨大な星、ブラックホール、現時点ではあらゆるものが対象になっています。」FRB の起源は様々である可能性もある。

彼が本当に知りたいのは、他の既知のリピーターの混沌とし​​たちらつきの中に、さらなるパターンが隠れているかどうかだ。なぜなら、天文学者が確固たる結論を導き出すには、より多くの例が必要になるからだ。最初のリピーターの半年周期を明らかにするのに、5年間の慎重な観測が必要だった。他のFRB源の周期がもっと遅い場合、それを解明するのはさらに困難になるだろう。電波バーストのより大規模なコレクションを組み立てることによってのみ、天文学者は、はるか遠くのこれらの銀河で実際に何が起こっているのかを見極め始めることができるだろう。