5月20日、「チャイナ・スカイ・アイ」は30億光年離れた場所から4回連続で謎の信号を捉えた。

テキスト |中国科学ニュース記者甘暁

中国科学院国立天文台（以下、国立天文台）研究員の李迪氏の研究グループでは、1990年代生まれの博士研究員の牛晨輝氏が「スーパースター」の異名をとっている。彼がこの名前を得たのは、単に集合写真の中で特に背が高くてがっしりしているように見えたからだ。

高速電波バースト（FRB）の探索の旅の中で、牛晨慧は真の「スーパースター」になろうと努力している。

北京時間6月9日、李迪氏率いる国際チームがネイチャー誌に論文を発表し、中国のスカイアイFAST（口径500メートル球面電波望遠鏡）の協力を得て、これまでで唯一の連続的に活動する反復高速電波バーストを発見し、「FRB 20190520B」と命名したと報告した。その後、複数の国際観測装置による空と地球上の協調観測により、その「故郷」は地球から30億光年離れた金属の少ない矮小銀河であることが判明した。 Niu Chenhui氏がこの論文の第一著者です。

FASTは世界最大の単一口径望遠鏡として、主要優先プロジェクト「複数科学ターゲット同時スカイサーベイ（CRAFTS）」の支援を受けて高速電波バーストの探索を実施し、少なくとも6つの新しいFRBを発見し、宇宙におけるこの神秘的な現象のメカニズムの解明と、この新しい天文学分野の研究の発展に独自の貢献を果たしています。

「チャイナ・スカイ・アイ」の全景（ドローン撮影）。写真提供：新華社記者欧東区

中国科学院が6月7日に開いた記者会見で、国家天文台FAST運用開発センターの副所長兼主任エンジニアの江鵬氏は、過去20年間のFAST建設の歴史を振り返り、非常に満足感を覚えたと語った。彼は冗談めかしてこう言った。「当時の困難のせいで、私たちは将来について混乱していました。もしFASTがこれほど多くの成果を上げることになると知っていたら、私たちはもっと一生懸命働いていたかもしれません！」

もう「瞬き」は不要

高速電波バーストは、宇宙で最も明るい電波爆発であり、2007年に初めて発見されました。これは、「高速」、「電波」、「バースト」の3つの部分に分けて理解できます。ここでの「急速」とは、発生が非常に短い時間続くことを意味します。「人間が瞬きするのに約300ミリ秒かかりますが、FRBは1ミリ秒しか続きません。これは瞬きよりもはるかに速いのです」と牛晨慧氏は語った。

「無線」とは、それが位置する電磁波帯域を指します。「バースト」とは、太陽が約 1 年間に放射するエネルギーを 1 ミリ秒未満で放出する激しい爆発現象を指します。

分散と赤方偏移の関係から、FRB 20190520B が最大のホスト銀河電子密度を持つことが明らかです。（写真提供：中国科学院国立天文台）

そこで疑問なのは、いったい何が瞬きよりも短い瞬間にこれほどの高エネルギーを噴出させることができるのか、ということです。これは宇宙人からの信号でしょうか？この点に関して、李奇氏は「現在知られている科学的証拠は、FRB が宇宙人から発生するという『超自然的』現象を裏付けるものではない。科学者たちは、FRB は中性子星または矮小銀河から発生する可能性があると考えている」と述べている。

長い間、同じ FRB は、宇宙の奥深くにあるあらゆる「秘密の視線」と同じように、つかの間のものであり、二度と現れることのない、一度しか検出されないことがよくありました。当然、「さようなら、二度と会わないよ」とウインクする人を見たり見つけたりすることは不可能です。

2016年になって初めて、米国のアレシボ望遠鏡によって繰り返される「点滅」が検出され、FRB 20121102Aと命名されました。観測機器の継続的なアップグレードにより、世界中で約 500 個の FRB が発表されていますが、そのうち活発なバーストが発生しているのは 10 個未満です。しかし、繰り返されるFRBにもウィンドウ期間があります。チャンス期間が過ぎると、彼らは再び暗闇の中に隠れてしまいます。科学者たちが「点滅」しているように見えると予想していた、継続的に活動し、繰り返される高速電波バーストは、長い間現れていない。

20秒間に4回、千年分の視線

転機が訪れたのは2019年5月20日の夜。貴州省平塘の一角に立つFASTは、いつものように空を見上げていた。 500メートルの大きな口径により、電磁波を検出する感度が高く、宇宙の音を聞くことができます。「ビープ、ビープ、ビープ...」ビームスイープの 10 秒以内に、FAST は 3 回の「点滅」を確認しました。 20 秒後、別のビームが隣接する位置をスキャンしたときに、別の「点滅」が検出されました。

牛晨慧は膨大なデータの中から20秒以内に4つのパルス信号を発見した。彼は驚き、そして喜んだ。「またFRBが繰り返されるのか？」！その後、科学研究者としての理性が彼を落ち着かせ、パルサーや電波干渉を排除した後、彼はそのパルスが新しいFRBから来たものであると判断し、検出日にちなんで命名するという慣例に従って、それをFRB 20190520Bと名付けました。

その後の観察で、彼と彼の同僚は新たな驚きを発見した。 FRB 20190520B は反復的であるだけでなく、爆発ウィンドウのない継続的にアクティブな高速電波バーストでもあります。新たに発表された論文では、これが世界初の継続的に活動する反復高速電波バーストであることが確認された。

「20190520、まだ520です。」普段から科学研究に非常に熱心な牛晨慧さんは、言葉では言い表せないほどの素晴らしい運命を感じています。「その継続的な活動は、あの『一目見た』出会い以来、FAST との永続的な恋愛関係の兆候であるように思われます。」

「故郷を探して」30億光年離れた地

科学的研究はロマンチックな想像に留まりません。研究者たちはすぐにこの特別なFRBの本格的な探査を開始した。

その「故郷」を正確に突き止めるために、李迪の研究チームは国際協力を開始した。研究チームは、米国の超大型干渉電波望遠鏡、パロマー200インチ望遠鏡、ケック望遠鏡、日本のカナダ・フランス・ハワイ望遠鏡、すばる近赤外線光学望遠鏡と協力し、その「ホスト銀河」が地球から30億光年離れた金属の少ない矮小銀河であることを突き止めた。

李奇氏は「世界中の望遠鏡はさまざまな国が投資して建設しているが、私たちは同じ空を見つめている。天文学は人類共通の追求である」と強調した。

同時に、「分散値」の特性データは、FRB 20190520Bの近源電子密度が他のFRBよりもはるかに高いことを示しており、FRBがホスト銀河内で伝播する過程で複雑な電子密度分布を通過したことを示している。簡単に言えば、そのホスト銀河の環境は非常に複雑なため、激しい電波バーストは「故郷」を離れるのに苦労しますが、その後の地球への旅は比較的スムーズです。

FRB 分野の創始者であるダンカン・ロリマー氏は次のようにコメントしています。「上記の理解に基づくと、高速電波バーストはさまざまな分類ができると思います。高速電波バーストのサンプルが増え続けるにつれて、今後数年のうちに高速電波バーストの謎を解明できるようになると期待されます。」

さらに研究者らは、FRB 20190520BとFRB 20121102Aには、近くに連続電波源の対応物が存在すること、非常に活発であること、複雑な電磁環境を持つことなど、「双子の兄弟」のような類似点があることも発見した。「これらは高速電波バーストの進化の初期段階を表している可能性がある」と牛辰輝氏は中国科学日報に語った。

現在、FRB 20121102Aを発見したアレシボ望遠鏡は故障により崩壊し、そのバトンはFASTに引き継がれました。李迪氏は、「高速電波バースト調査」という主要優先プロジェクトの支援により、FAST の継続的な観測によって FRB の進化に関する新たな像を確立できると期待している。

もちろん、牛晨慧も「バトン」を引き継ぎました。彼は、FAST を自ら構築した故ナン・レンドン氏の言葉をいつまでも忘れないだろう。「最高の天文機器は、実は次世代の天文学者、現在学んでいる、あるいはこれから入学する若者のために構築されるのです。」

「私はあの紳士が言った『若者』です。巨人たちの肩の上に立つことができて幸運だと思います」と牛晨慧さんは語った。