奇妙なラジオサークルの謎を解く

私2019年、オーストラリアの天文学者グループが突如として夜空に謎のリングを発見した。電波望遠鏡で捉えられたこの不気味な蒸気状の渦は、ゴーストバスターがゴーストを捕まえるために陽子ブラスターから発射する粘性プラズマや、巨大な溶岩ランプのうねる塊に何となく似ている。しかもその大きさは巨大で、直径数十万光年と、私たちの銀河系の大きさを優に超え、距離は数百万光年にも及ぶ。

天文学者たちはそれを説明できずに困惑した。

このリングは、死にゆく恒星が放出する物質や煙の渦巻く殻や、新しく形成された恒星を取り囲むガスのフリスビー（原始惑星系円盤）など、電波望遠鏡で撮影された画像で観測される他のリングとは異なっていた。これまでの研究では、このリングについては全く触れられていなかったようだ。

しかし、それらは望遠鏡のデータの単なるアーティファクトではありませんでした。古い 35mm カメラのファインダーにまつげが迷い込んだり、家族写真に写真家の親指が入り込んだりするのと同じようなものです。実際、円は従来の意味では望遠鏡ではまったく見えません。代わりに、電波、赤外線、X 線など、光スペクトルの他の部分を観測する望遠鏡から収集されたデータでのみ明らかになります。数字の文字列で構成されるこのデータは、視覚情報に変換できます。この場合、縁に沿って光っているように見える巨大な雲のような構造の印象に変換されます。

彼が「検出」と言ったので、私はただ歓声を上げ始めました。

そして指輪は、まあ… とても奇妙、そしてあまりにも新しいため、最初に発見したオーストラリアのチームは単に「奇妙な無線サークル」、または略してORCと呼び、 ロード・オブ・ザ・リング ファン。（ ロード・オブ・ザ・リング ファンタジー三部作では、オークは中つ国の闇の支配者たちの奴隷であり、人型の歩兵です。 その名前が定着した。

最初の目撃以来、オーストラリアの電波望遠鏡からの新しいデータと他の望遠鏡から収集された画像の両方で、さらに多くのORCが発見されました。全部で11のORCの可能性があり、その中には奇妙な二重葉の特徴を持つものも含まれています。。 「私たちは、こうした種類のシステムを理解し始めたばかりだと言えます」と、ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所（MPE）のシャオユアン・チャン氏は言う。

チャン氏と同じくMPEの同僚であるエスラ・ブルブル氏は、クローバーリーフと呼ばれる奇妙な電波円に関する新たな研究を発表したばかりだ。クローバーリーフは地球から約6億光年離れており、横幅は32万5000光年以上ある。比較すると、天の川銀河はクローバーリーフの3分の1以下で、横幅は約9万8000光年しかない。

研究の主執筆者であるブルブル氏とチャン氏は、電波ではなくX線を観測する望遠鏡を使用して、ORCが発生する理由を解明しようとした。欧州宇宙機関のXMMニュートン望遠鏡を通して、彼らはクローバーリーフ銀河が、相互の重力によって何百万年もかけて互いに急速に接近し、最終的に融合し始めた2つの銀河群によって形成された可能性があることを示唆するデータを収集した。

彼らのデータによると、それぞれの銀河群には、宇宙の誕生にまで遡る数十の銀河が、さまざまな段階で歪みや変形を伴いながら含まれていた可能性がある。ブルブル氏の論文では、この銀河群の合体によって巨大な衝撃波が発生し、それがいわゆる化石宇宙線（古代の宇宙光の冷却された残骸）の速度を速め、ブルブル氏とチャン氏が研究で報告している電波放射を生み出したと仮定している。

ブルブルがクローバーリーフORCについて理解するきっかけとなったのは、ドイツとロシアが共同で運営する別の望遠鏡、eROSITAからのほんの一瞬のデータのことでした。eROSITAは2019年から2022年2月まで全天からX線放射を収集しました。その月、ロシアの戦車がウクライナに侵入し、望遠鏡での協力が停止しました。しかし、その膨大なデータセットの中に、ブルブルの目を引いたのはわずか7分間の観測データでした。それは「何か、” 彼女は電子メールでこう回想する。「でも、それは本当に検出できたわけではなかったんです。」さらに調査を進めるために、彼女とチャンはXMMニュートンからデータを集め、空をさらに深く探査することができた。

「私たちには5時間半ほどの時間が与えられました [of observation]「そして、11月のある夜遅くにデータが届きました」とブルブルは言う。「それをシャオユアンに転送すると、翌朝彼が私のオフィスに来て『検出』と言ったので、私はただ歓声を上げました！」データは基本的に、太陽の7000億倍の質量に相当する高温のガスが銀河間を渦巻いていることを示していたとチャンは説明する。このガスの温度は約1500万度に達することがあり、太古の宇宙線を加速させる一種のスペクトルオーブンを作り出す。

ブルブル氏とチャン氏の研究は、銀河衝突による膨大なエネルギーとガスが光スペクトル内の広大な ORC の特徴的な曲線の形成に関与しているようだと暫定的に結論付けている ORC に関する最近の他の論文と一致している。1 月に発表された論文の 1 つは、ハワイの WM ケック天文台の赤外線望遠鏡で観測された、いわゆるスターバースト銀河の周囲に奇妙な電波円 (ORC-4 と呼ばれる) が形成されていることを示している。

カリフォルニア大学サンディエゴ校天文学・天体物理学科長アリソン・コイル率いる研究チームは、ORC は、銀河同士が衝突して急速な星形成と崩壊を引き起こすスターバースト銀河によって生成される流出銀河風によって形成されると提唱している。彼らはコンピューターシミュレーションで ORC 4 の形成を解析し、巨大な星の死によって生成される流出銀河風は、静まるまで 2 億年も吹き続けていたことを示した。

しかし、より多くの研究者が ORC を特定するにつれて、本物と分類されるものが議論になっています。ORC に初めて名前をつけた研究を主導したオーストラリアの西シドニー大学の天体物理学者ロバート・ノリス氏は、定義を狭めようとする論文を 2022 年に発表しました。彼の基準では、クローバーリーフ ORC は実際には ORC ではない可能性があります。彼の研究では、奇妙な現象は、次のものによってのみ発生する可能性があると規定しています。 銀河の中心で起こった大爆発の残骸、ブラックホールからのジェットによって噴出された高エネルギー粒子、あるいは銀河の星の誕生から生じる衝撃波などです。

ブルブル氏は、銀河の合体だけでは ORC を生じさせる唯一の原因ではないと指摘する。銀河の合体は頻繁に起きているが、ORC の観測は依然としてまれである。ノリス氏は、電波望遠鏡と X 線望遠鏡の両方から得られる、より多くより詳細なデータは、他に何が起こっているのか、そしてクローバーリーフが ORC であるかどうかを決定するのに役立つはずだと語る。

いずれにせよ、一部の天文学者は、ブルブル氏とチャン氏が何かを掴んでいると確信しており、ORC は宇宙の起源と宇宙生命の循環に関する根本的な真実を解明するのに役立つかもしれないと考えている。

リード画像: J. English (マニトバ大学)/EMU/MeerKAT/DES (CTIO)

• チャールズ・ディッジス

  投稿日 2024年9月20日

  チャールズ・ディッゲスは、ノルウェーの環境団体ベローナのウェブサイト「Bellona.org」を編集する環境ジャーナリスト兼研究者です。

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