国際初が多数！ 「中国のスカイアイ」がまた貢献しました！

広大な宇宙では、わずか数ミリ秒しか続かない電波バーストが時折発生します。いったい誰がこれらの電波バーストを発信しているのでしょうか?どのような情報が含まれていますか?過去10年間、天文学者たちは真実を探し求めてきました。

中国の研究者らは「中国天眼」（FAST）を利用して、反復する高速電波バーストFRB 20201124Aの約2,000回のバーストを観測し、これまでで最大の高速電波バースト偏光観測サンプルを入手した。

研究者たちは、この高速電波バーストが非常に複雑で動的に変化する強い磁場環境にあることを発見し、高速電波バーストの周囲1天文単位（太陽から地球までの距離）内での磁場の変化を初めて検出しました。

これらの発見は、FRB 20201124A が非常に活発であり、連星系から来ている可能性があることを示唆しています。この研究は高速電波バーストの生成メカニズムを解明するための重要な一歩となる。関連する結果は、9月21日にNature誌とNature Communications誌にオンライン掲載されました。

朝の光に照らされた「チャイナ・スカイ・アイ」の全景（ドローン撮影、2022年7月25日メンテナンス中に撮影）。写真提供：新華社記者 欧東区

高速電波バーストは、広大な宇宙における電波の激しい爆発です。持続時間は非常に短く、通常は数ミリ秒だけです。

この数ミリ秒の閃光を過小評価しないでください。存在時間は非常に短いですが、そのエネルギーは極めて高いです。この数ミリ秒の間に、地球が何百億年もかけて生み出した電気を電波の形で完全に放出することができます。

2007年に最初の高速電波バーストが発見されて以来、天文学者たちは宇宙全体で何百もの高速閃光を発見してきた。しかし、「高速電波バーストの起源とエネルギーのメカニズムは、今日の天文学における最大の謎の一つであり、科学者たちはそれについて議論を続けている」と北京大学および中国科学院国立天文台の研究者、李克佳氏は強調した。

当初、天文学者によって検出された高速電波バーストは、主に天の川銀河の外側から来ていました。 2020年、天文学者たちは天の川銀河のマグネター（特に強い磁場を持つ中性子星）から発せられる高速電波バーストを検出した。 「これは、一部の高速電波バーストがマグネターから発生していることを示していますが、天の川銀河の外側から発生する高速電波バーストの起源は依然として不明です。同時に、電波帯域における高速電波バーストの観測データは大量にあるにもかかわらず、天文学界では長い間、その中心領域の直接観測がほとんど行われてきませんでした。」李克佳は認めた。

研究チームはFASTを使用してFRB 20201124Aの長期監視を実施しました。 「54日間にわたる82時間の観測で、この高速電波バーストから1,863個のバーストパルス信号を検出しました。バースト率が高いため、最も活発な繰り返しバーストの1つとなっています」と李克佳氏は語った。

画像提供：中国科学院国立天文台。イラスト：Yu Jingchuan、Fu Hai

研究チームは、この高速電波バーストの徹底的な観測を通じて、いくつかの重要な発見をしましたが、それらはすべて国際初です。

彼らは、高速電波バーストのファラデー回転の動的な進化の映画を「撮影」しました。 「ファラデー回転は宇宙環境における磁場の強さを測定するのに役立つ」と李克佳氏は説明した。彼らは初めて、ファラデー回転の奇妙な進化的挙動を発見しました。つまり、ファラデー回転は最初の 36 日間は不規則な短期的変化を示しましたが、その後の 18 日間はほとんど変化しませんでした。

同時に、研究チームは、FRB 20201124Aが初期段階で高いバースト率を維持し、その後74時間以内に突然消滅するという、高速電波バーストの消光現象を初めて発見した。この点について、李克佳氏は次のように説明した。「我々はこの高速電波バーストを1日か2日おきに1、2時間の頻度で観測してきました。ある日突然、この高速電波バーストが見えなくなりました。その後、15日間観測を続けました。それでも信号は見つかりませんでした。最後の観測からちょうど74時間後に突然消えたのです。」

「我々はまた、高速電波バーストの偏光度が電磁波の波長に応じて振動するという現象を初めて測定しました。これらの現象は、この高速電波バーストの周囲の太陽と地球の間の距離内の環境が非常に複雑で、動的に進化していることを表しています」と李克佳氏は語った。

さらに、研究チームは国際協力を通じて、米国の10メートルケック光学望遠鏡を使用して、この高速電波バーストのホスト銀河の詳細な観測を実施しました。論文の共同著者で北京大学の董素波教授は、その主銀河が天の川銀河と同程度の大きさの金属を豊富に含む棒渦巻銀河であることを発見したと述べた。

さらに重要なことに、研究者たちは、この高速電波バーストが発生した領域の星密度は低く、銀河の中心から遠すぎず近すぎもしないことも発見した。

「この環境は、大質量星の極端な爆発によって引き起こされる超高輝度超新星のモデルとは矛盾しており、ガンマ線バースト後に形成される若いマグネターのモデルとも矛盾していると考えています。」李克佳氏は、これは高速電波バーストの起源の研究に新たな知見をもたらすと述べた。

この高速電波バーストはどこから来たのでしょうか?ネイチャー・コミュニケーションズの記事の筆頭著者であり責任著者でもある南京大学の教授、王法銀氏は、自身が率いるチームがFRB 20201124Aの周囲の磁場の方向が変わったことを初めて発見したと語った。 「この現象は天の川銀河のPSR B1259-63/LS 2883連星に似ているため、FRB 20201124AはマグネターとBe星（太陽よりも高温で、大きく、高速で回転する星）からなる連星系で生成される可能性があると考えています。」

王法印氏のチームが構築したモデルでは、ファラデー回転の進化は、Be 星の円盤を通過する高速電波バースト放射によって引き起こされます。マグネターがBe星と観測者の間を移動すると、FRB 20201124Aの周囲の磁場の方向が変わります。

「この研究は高速電波バーストの起源を説明する重要な手がかりを提供する。つまり、一部の高速電波バーストは連星系から発生する可能性がある」と王法印氏は述べた。