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天文学者は極端な宇宙の近隣に電波バーストを追跡します


2016 年のクリスマスイブ、プエルトリコのアレシボ天文台の天文学者であるアンドリュー シーモアは、4 歳の娘コーラ リーにおやすみのキスをし、サンタを追跡するために出発したことを伝えました。彼は使い古された望遠鏡まで歩いて行き、時折、馬に乗って人通りのない通りを通り抜ける歓楽者たちのすれ違いをした。休暇中のアレシボではよくある光景だ。時々、遠くで孤独な花火が点灯しました。真夜中近くになって、彼は警備員にうなずき、ほぼ無人の施設に入った.

ラジオ ディッシュは通常のスケジュールから離れていたので、シーモアは彼と彼の同僚が取り組んでいた新しいハードウェアをテストすることにしました。彼が観測を記録し始めた直後、30 億光年離れた非常に強力な電波源が挨拶をすることにしました。シーモアはそのクリスマスにサンタを見つけたのではなく、宇宙で最も神秘的な物体の 1 つである物語に予想外のひねりを加えました。

シーモアがその夜に捉えた物体は、唯一知られている反復高速電波バースト (FRB) でした。これは、不規則な間隔で点滅する超短時間のエネルギーの閃光です。天文学者たちは、それを発見した天文学者にちなんで、正式には FRB 121102 と呼ばれ、非公式には「スピトラー バースト」と呼ばれる謎のリピーターの原因について議論していました。

そのクリスマスの検出に続く数週間で、アレシボはこの 1 つのソースからさらに 15 回のバーストを記録しました。これらのフラッシュは、当時キャプチャされた中で最も高い周波数の FRB であり、シーモアと彼のチームが設置したばかりのハードウェアによって測定が可能になりました。新しい情報に基づいて、科学者はジャーナルNatureで本日発表された研究で結論付けました バーストを起こしている物体が何であれ、それは非常に奇妙で極端な宇宙の近隣にあるに違いありません。これは、10,000 個以上の太陽の質量を持つブラック ホールを取り巻く環境に似たものです。

コーネル大学の天体物理学者である Shami Chatterjee 氏によると、この新しい研究は、少なくとも一部の FRB がマグネターによって生成された可能性があるという理論を強化するのに役立ちます。マグネターは、超新星になった大質量星の非常に高密度の残骸である、高度に磁化された回転中性子星です。リピーターの場合、それは「巨大なブラックホールの環境に住む」中性子星である可能性がある.あるいは、これまでに見たことのないようなものかもしれません — 私たちの銀河に存在することが知られているものとは異なり、非常に強力で磁気密度の高い誕生星雲に閉じ込められた別の種類のマグネター — 「非常に異常な状況」と彼は言いました.

極端すぎて見つからない

繰り返しバーストがそのような極端な環境で生きなければならないことは、最初は明らかではありませんでした。シーモアがアレシボでの最初のバーストを検出してから 10 か月後の 10 月、アムステルダム大学の天文学者であるジェイソン ヘッセルズと彼の学生であるダニエレ ミチリは、ミチリのラップトップ画面でデータを見つめていました。彼らは、ファラデー回転として知られる効果である、発生源近くの磁場がその電波をねじった可能性があるかどうかを判断しようとしていました.見るものは何もないように見えました.

しかし、Hessels 氏は次のような考えを持っていました。彼らはほんの少しのひねりを探していました。彼らが特別なものを探すとしたら?彼は、ミチリが言うように、検索パラメーターを上げて「クレイジーな数字を試す」ように依頼しました。この学生は検索範囲を 5 倍に拡大しましたが、これはかなり「素朴なこと」でした。Chatterjee 氏は、このような高い値はまったく前例のないものであるためだと述べています。

Michilli のラップトップが新しいデータ プロットを表示したとき、Hessels は電波が非常に強力な磁場を通過したことにすぐに気付きました。 「この場合、ファラデー回転効果がどれほど極端であるかを見て、私はショックを受けました」と彼は言いました。それは、パルサーやマグネターでは見られなかったものでした。そのような分析を試みる前に、「私たちは重要なデータに何ヶ月も座っていたので、私も恥ずかしい」と彼は付け加えた.

この発見は、コミュニティ全体に波紋を広げました。マギル大学の天体物理学者であるヴィッキー・カスピ氏は、「結果を発表する電子メールにショックを受けました。 「何度も読まなければなりませんでした。」

最終的な確認は、エイリアンを探しているチームから来ました.ブレークスルー リッスン イニシアチブでは通常、ウェスト バージニア州のグリーン バンク望遠鏡などの電波望遠鏡を使用して、地球外生命体の兆候がないか空をスキャンします。しかし、「E.T.を探すために望遠鏡をどの方向に向けるべきかが明らかではないため、彼らはFRBの繰り返しを観察することにしばらく時間を費やすことにしました。これは明らかに効果がありました」と、スピトラーバーストの名前の由来である天文学者のローラ・スピトラーは述べています。 /P>

グリーンバンク望遠鏡は、アレシボの発見を確認しただけでなく、さらに高い周波数で中継器からのいくつかの追加のバーストも観測しました。これらのバーストは、同じ狂った、非常にねじれたファラデー回転も示しました。



原動力

極端なファラデー回転は、「繰り返される FRB が非常に特殊で極端な環境にある」ことを示していると Kaspi 氏は述べています。このような高度に磁化された状態を作り出し、維持するには、多くのエネルギーが必要です。研究者によって概説された 1 つの仮説では、エネルギーは中性子星自体の周りの星雲から来ています。別の例では、それは巨大なブラック ホールから来ています。

星雲仮説では、生まれたばかりの中性子星からのフレアが、ホットエレクトロンと強力な磁場の星雲を作り出します。これらの磁場は、中性子星から出る電波をねじります。ブラック ホール モデルでは、中性子星の電波は、近くにある巨大なブラック ホールによって生成された巨大な磁場によってねじれています。

研究者たちは、ここで何が起こっているのかについて合意に達していません。 Kaspi はブラック ホール モデルに傾倒していますが、コロンビア大学の天体物理学者である Brian Metzger は、それはやや不自然だと感じています。 「私たちの銀河系では、数十個のマグネターのうち、中心のブラック ホールの近くに存在するのは 1 つだけです。このようにブラック ホールに密着したマグネターが、優先的に高速の電波バーストを生成するほど特別な理由は何ですか?最初の適切にローカライズされた FRB で本当に幸運だったのでしょうか?」

そして、議論が解決される前に、議論がより混乱する可能性があります. Chatterjee は、理論家がすぐに論文に飛びつき、多数の新しいモデルと可能性を生み出し始めることは確実であると述べました.

バーストマシン

スピトラー中継器は、特定の銀河に突き止められた唯一の FRB ソースです。他のバーストがどこから来ているかは誰にもわかりません。これらの高エネルギーの電波閃光の一部、またはすべてが高度に磁化された環境から発生していると断言するには、研究者はより多くのデータを必要としています。オーストラリアのスクエア キロメートル アレイ パスファインダー (ASKAP) は、まだ正式には完成していませんが、世界の他のどの望遠鏡よりも多くの FRB を獲得しています。スウィンバーン工科大学の天体物理学者であるマシュー・ベイルズ氏は、昨年だけで約 10 個の FRB を集計したことで、「注目に値する FRB 発見マシン」であることが証明されましたが、同じものはありませんでした。

まもなく、CHIME と呼ばれる非常に珍しいデザインの別の望遠鏡がカナダでオンラインになり、さらに多くの FRB を検出する予定です。おそらく ASKAP の 10 倍以上です。南アフリカとオーストラリアに設置されたスクエア キロメートル アレイ (SKA) のような他の次世代望遠鏡も、きっと貢献するでしょう。これらの閃光をより多く記録するにつれて、それらのいくつかが繰り返される可能性があります.科学者がそのようなデータをふるいにかけることができれば、ファラデー回転効果は、すべての FRB が同様のメカニズムによって駆動されているかどうかを理解するのに役立つかもしれません.

この記事は Wired.com に転載されたものです。



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