新しい電波信号は銀河の中心にある極端な天体を明らかにし、アインシュタインの理論を証明する可能性がある
ブレークスルー・リッスン・プロジェクトに関係する天文学者らは、天の川銀河の深部から発信される特異な電波信号を特定し、これは超大質量ブラックホール射手座A*の近くに珍しい宇宙天体の存在を示している。この検出は、猛烈な速度で回転する中性子星の一種であるミリ秒パルサーの候補を示しています。データの分析によると、天体は 8.19 ミリ秒ごとに自身の軸を中心に回転を完了しており、これは 1 秒あたり 122 回転という驚異的な周波数に相当します。
この発見につながった観測は、米国にあるグリーンバンク電波望遠鏡を使用して行われ、2021年から2023年のデータ収集期間をカバーしました。銀河の中心領域は、塵とガスが高密度に集中しているため探査が難しいことで知られていますが、機器の感度により、この特定の信号を分離することができました。この天体の存在がその後の研究で確認されれば、現代物理学にとって極めて重要なツールとなり、極度の重力環境下で前例のない精度の実験が可能になる。
銀河中心での観測の課題
天の川銀河の中心は、中心のブラックホールを周回する巨大な星、分子雲、星の残骸で満たされた混沌とした混雑した環境です。星間塵は可視光をほぼ完全に遮断するため、この構成は従来の天体観測に自然な障壁を生み出します。この障害を回避するために、科学者たちは電波に頼っています。この電波は、吸収されることなく塵雲を通過するのに十分な長さの波長を持ち、銀河の中心に隠れているものを明らかにします。
電波の透過能力にもかかわらず、この領域でのパルサーの探索は、理論モデルが予測したよりも複雑であることが証明されています。科学界の期待は、射手座 A* を周回するこれらの天体の大規模な集団を発見することでしたが、検出はほとんどありませんでした。新しく発見された候補は暫定的にBLPSRと名付けられ、データを徹底的に解析した後に見つかった唯一の候補であり、この領域の活動中性子星の実際の密度や、銀河の背景ノイズの中での現在の検出法の効率について疑問が生じている。
検出物体の物理的特徴
捕捉された信号は、地球から約 26,000 光年の距離と一致する分散測定を示し、物体が銀河の中心領域に正確に位置していることを示しています。研究チームは、特にこの内部領域に焦点を当てて 20 時間以上の観察を行い、複数のスキャン セッションを通じて一定を保った規則的なパルスを特定することに成功しました。この規則性はパルサーの典型的な特徴であり、高精度の宇宙ビーコンとして機能します。
物体がこの周波数と安定性で信号を発するには、想像を超えた極端な物理的特性を備えている必要があります。 BLPSR データの予備分析では、このデータを自然の高エネルギー物理学実験室として分類する特徴が示されています。この天体に期待される主な特性は次のとおりです。
– 太陽の最大 2 倍に相当する質量が、直径わずか 20 キロメートルの球体に圧縮され、その結果、想像を絶する密度が生じます。
– 地球の磁場よりも数十億倍強力で、粒子を光の速度に近い速度まで加速することができます。
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– 磁極からの電波ビームの連続放射。星が回転するにつれて空間を一掃し、観測されたパルス効果を生み出します。
– 毎秒 122 回の安定した回転。これは、数百万年にわたって伴星から物質を吸収することによって「リサイクル」されたパルサーに典型的なものです。
相対性理論研究室
この候補パルサーの戦略的な位置は、アルバート アインシュタインの一般相対性理論の限界をテストするユニークな機会を提供します。射手座 A* の質量は太陽の 400 万倍と推定されており、周囲に支配的な重力の影響を与えています。この重力巨人の非常に近くを周回する物体は、深刻な相対論的影響を受ける可能性があり、その影響は電波パルスのタイミングを通じて原子時計の精度で測定できます。
予想される現象の中で、科学者たちは、パルサーの軌道の歳差運動や光の軌道の偏向に加え、ブラックホールの強力な重力場を電波が通過することによって引き起こされるパルスの時間遅延を測定しようとしている。一般相対性理論の予測からの逸脱は、たとえそれがどんなに小さくても、新しい物理学への扉を開く可能性があり、あるいは可能性の方が高いが、地上の実験室で再現することは不可能である、強力なフィールド体制における理論のこれまでで最も確実な確認を提供する可能性がある。
今後の見通しと確認
科学は厳密さを要求しており、BLPSR の最終的な確認は依然として新しい検証手順に依存しています。この発見を担当するチームは、軌道パラメータを改良し、処理されたデータにおける地球干渉やアーティファクトの可能性を排除するための追跡観測を計画している。生データを国際社会に公開することで、他の独立したグループが独自の分析を実行できるようになり、結果の妥当性が強化されます。
電波天文学の将来は、平方キロメートルアレイ (SKA) などのプロジェクトの本格的な運用開始により、この研究分野に革命を起こすことが約束されています。南アフリカとオーストラリアに分散されたアンテナにより、SKA は銀河中心の観測の感度と解像度を劇的に向上させます。この新世代の機器は、BLPSR の性質を確認するだけでなく、隠れたパルサーの個体群を明らかにし、星の動態や天の川銀河の中心における暗黒物質の分布の詳細なマッピングを可能にすることが期待されています。
