2024年02月22日

未知の何かが高エネルギーのガンマ線を放射している

宇宙マイクロ波背景放射を解析していた天文学者チームが、謎のシグナルに遭遇した

未知の何かが高エネルギーのガンマ線を放射しているようだ

この発見は、天体物理学の最大の謎のひとつを解く手がかりになるかもしれない

アメリカ航空宇宙局(NASA)の宇宙望遠鏡で研究を行う天文学者チームが、宇宙でもかなりエネルギーの高い放射線が集中している謎の領域を発見した

チームは、電磁スペクトルの中で最も明るく、エネルギーが高い宇宙ガンマ線背景放射をマッピングしていたところ、他のどこよりもガンマ線が多く出ている領域を発見したことに驚いた

これに関する研究論文が2024年1月10日付でThe Astrophysical Jornal Lettersに掲載された。その筆頭著者であり、メリーランド大学とNASAの宇宙論研究者であるアレクサンダー・カシュリンスキー(Alexander Kahinsky)は、1月11日にニューオーリンズで開催されたアメリカ天文学会でこの発見について「本当に難問」だと述べた

このシグナルは、似たような方向からほぼ同じ規模でやってくる超高エネルギー宇宙線(UHECR)のホットスポットと関係があるようだUHECRは、宇宙線(宇宙空間を飛び交う亜原子粒子)の中で最も希少でエネルギーが高い

ブラックホールや死にかけの星あるいはすでに死んだ星から放出されるガンマ線も頻繁に観測されるが、UHECRの起源はそれとは異なり、「宇宙物理学における最大の謎のひとつ」だとNASAは声明で説明している

だが今回思いがけず発見されたガンマ線が、この謎を解く手がかりになりそうだ
というのも、このガンマ線は可視光の約10億倍という宇宙で最も強い放射線であり、またUHECRもガンマ線の10億倍のエネルギーを持つなど、これらは同じような特徴を持つと考えられているからだ

カシュリンスキーら研究チームは、宇宙でこの超高エネルギーのシグナルが発生する原因についてまだ解明できていない

だが、おそらく地球から3億光年以内で発生した未知の現象が起源だろうと彼は述べている

「宇宙はあまりにも広く、どこで何が起こっているのかを正確に知ることは難しい」

宇宙の「壁紙」を見る
チームは、NASAのフェルミガンマ線宇宙望遠鏡の13年分のデータを解析しているときに、この新しい謎に行き当たった

チームは、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)のパターンを示す兆候を探していた
CMBとは、ビッグバンの後に、宇宙を自由に漂うようになった「最古の光」の名残であり、宇宙のすべての銀河の背景にある壁紙のようなものだ

しかし、これには奇妙な点がある
CMBはしし座に向かうほど熱く(マイクロ波が多く)、反対方向に向かうほど冷たい(マイクロ波が少ない)のだ
これは単に太陽系が背景に対して毎秒370kmという速さで動いているためだと天文学者は考えている

ちょうど救急車が通り過ぎるときのサイレンのように、近づいてくるときと遠ざかるときの音の高さが違って聞こえることに似ている
CMBにおけるこのパターンは「ダイポール(双極子)異方性」と呼ばれている

カシュリンスキーは、他の光に関しても同じようなダイポールのパターンがあるかどうかを調べることで、太陽系の動きに関するこの理論を検証しようと考えた

もし他の光がCMBと異なるパターンを持つなら、それは太陽系の動きだけが矛盾を生み出しているのではないということになる
宇宙誕生の初期の瞬間に、何か別のこと、おそらくまだ発見されていないイベントが起きていたのだろう

論文の共著者で、スペインのサラマンカ大学理論物理学教授のフェルナンド・アトリオ=バランデラ(Fernando Atrio-Barandela)は、NASAのプレスリリースで次のように語っている

「このような発見によって、宇宙のごく初期の物理的なプロセスを垣間見ることができるだろう。宇宙発生からまだ1兆分の1秒にも満たなかった頃まで遡ることができるかもしれない」

宇宙最大の謎を解く思いがけない手がかり
カシュリンスキーの研究チームは、ガンマ線背景放射(ブラックホールや超新星爆発によって宇宙全体に拡散されたガンマ線の輝き)を分析した

その結果、はっきりとしたパターンが発見されたが、それは太陽系の動きから想定されるよりも10倍も強いものだった
しかも、そのダイポールのパターンはCMBのパターンと一致しなかった
その代わり、UHECRのパターンと一致したのだ

UHECRが独自のパターンを持つということは2017年に発見され、UHECRをめぐる謎が深まった
そして今、ガンマ線にも同様のダイポールがあることが発見され、謎を解く新たな手がかりとなっている

カシュリンスキーの研究チームは、ガンマ線とUHECRのパターンが関連しているかもしれないと考えているが、それがなぜ、どのように起きたのかについては分かっていない
宇宙に存在する未知の物体やプロセスが、ガンマ線やUHECRを発生させているのかもしれない

この謎を解明するには「さらなる優れた分析と、両者のより精密な測定が必要になる」と、カシュリンスキーはBusiness Insiederに宛てたメールに記している

そのために、チームは今後さらにフェルミ望遠鏡のデータを分析する予定だ

(この記事は、BUSINESS Insider JAPANの記事で作りました)

宇宙は謎だらけだが、また1つ謎が出た

未知の何かが高エネルギーのガンマ線を放射しているのだ

その手掛かりはある

謎の解明は他の謎などと同じようにさらなる分析と測定が必要だ

知れば知るほど面白い宇宙の謎: たとえばビッグ・バン以前、宇宙に何があったのか? (知的生きかた文庫 こ 40-1) 文庫

宇宙は謎だらけだ
宇宙の謎は解明されても新たなる謎がうまれる
宇宙の謎の探求の「旅」は尽きることがない
しかし科学が進めばこの「旅」の「ゴール」があるかもしれない
posted by june at 03:45| Comment(0) | ニュース | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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