宇宙バーストが天の川銀河の光輪を探る

百万度のガスの巨大なハローに囲まれた、私たちの天の川銀河とその小さな銀河の仲間のアーティストの描写。 クレジット: NASA/CXC/M.Weiss/オハイオ州/A Gupta 他

天文学者は、近くの銀河から発生する強力な電波バーストを使用して、私たち自身の天の川銀河を包み込むガスのハローを調べました。 科学者たちは、銀河のハローに存在する物質の量を推定する手段として、いわゆる高速電波バースト (FRB) の光が深宇宙から銀河に移動する際に分散する方法を研究しました。 これは、霧の中に懐中電灯を当てて、雲の厚さを確認するようなものです。 物質が多ければ多いほど、光は分散します。

その結果、私たちの銀河には、予想よりも「通常」またはバリオン物質 (恒星、惑星、生物を構成するのと同じタイプの物質) が大幅に少ないことが示されました。 これは、今度は、物質が強力な星風、爆発する星、活発に供給または降着する超大質量ブラック ホールによって、銀河から定期的に吹き飛ばされるという理論を支持します。

「これらの結果は、フィードバック プロセスが銀河のハローから物質を追い出す、銀河形成シミュレーションによって予測されたシナリオを強く支持しています」と、カリフォルニア工科大学の天文学助教授であるヴィクラム ラヴィは述べています。シアトルの協会 (AAS)。 「これは銀河形成の基本であり、物質は周期的に銀河に流れ込み、銀河から吹き飛ばされます」と Ravi は言います。

に提出された最新の調査結果 天体物理ジャーナル、カリフォルニア工科大学のディープ シノプティック アレイ (DSA) から得られた一連の新しい結果の一部です。DSA は、カリフォルニア州のシエラネバダ山脈の東にあるオーエンズ バレー電波天文台の高地砂漠に位置するラジオ ディッシュのコレクションです。 DSA の目的は、FRB を発見して研究することです。FRB は、通常、宇宙の奥深くから発生する神秘的な電波の閃光です。 最初の FRB は 2007 年に発見され、現在では毎年数百個が観測されています。

FRB を研究する上での課題の 1 つは、その起源の場所を特定することにあります。 FRB の発生源を知ることは、天文学者が強烈な宇宙閃光を引き起こしている可能性があるものを特定するのに役立ちます。 それらの位置を特定することは、FRB を使用してバリオン物質が宇宙全体にどのように分布しているかを調べるためにも不可欠です。 これまでに発見された数百個の FRB のうち、既知の銀河と特定されたのは 21 個だけです。 2022 年 2 月に試運転を開始した DSA は、すでに 30 の新しい FRB の場所を発見し、特定しています。

DSA の共同研究者である Ravi は、次のように述べています。 「しかし、それはアンテナと受信機、およびソフトウェア パイプラインの慎重なエンジニアリングに帰着します。今ではほとんど見逃すことはありません。」

私たちの天の川銀河で予想よりも少ない物質を発見したことに加えて、望遠鏡アレイからの他の初期の結果は、FRB の原因の主要な候補についての新しい疑問を引き起こしました。 以前の調査結果は、マグネターと呼ばれる極端な磁化を持つ最近死亡した星が FRB の発生源である可能性があることを示しています。 たとえば、2020 年には、Caltech の STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) を含むいくつかの望遠鏡が、私たち自身の銀河で強烈な FRB を発射した赤腕マグネターを捉えました。 しかし、DSA からの新しい観測結果は、FRB が豊富な銀河団内の古い銀河を含む多様な銀河の組み合わせに由来することを示しています。 これらの結果は、FRB がマグネターによって放出される場合、FRB は複数の潜在的に未知の経路を介して形成されることを示唆しています。

「天の川のような磁石は、激しい星形成のエピソードの間に形成されます」と Ravi は言います。 「星の形成がほとんど止まった銀河から FRB が見つかったことは驚くべきことでした。」

Ravi は、チームが追加のラジオ ディッシュをオンラインに持ち込むことで、DSA はさらに強力になると述べています。 現在、予定されている全110皿のうち63皿のみが稼働中。

「DSA は常に膨大な量のデータを収集して処理しています」と Ravi 氏は言います。 「データレートは、28,000 本の Netflix 映画を一度に視聴するのに相当します。」

将来的には、カリフォルニア工科大学の天文学者は共同研究者と共に、DSA-2000 と呼ばれるさらに大きな配列を構築する予定です。これは、これまでに構築された中で最も強力な電波調査望遠鏡となる 2,000 の電波皿のネットワークです。 このプロジェクトは、今日の全世界のインターネット トラフィックの 20% に相当するデータ レートを処理し、10 億の新しい無線ソースを検出します。これは、現在知られているよりも 100 倍多いものです。 これには、40,000 の新しい FRB が含まれます。

「DSA-2000 は、DSA の進歩に基づいて構築され、電波天文学に革命をもたらします」と、カリフォルニア工科大学の天文学教授であり、オーエンズ バレー電波天文台の所長であり、DSA-2000 の主任研究者であるグレッグ ハリナンは言います。

詳しくは:
Vikram Ravi et al、Deep Synoptic Array science: a 50 Mpc fast radio burst constraint the mass of the 天の川周銀河媒体、 arXiv (2023)。 DOI: 10.48550/arxiv.2301.01000

カリフォルニア工科大学提供

引用: 宇宙バースト プローブ 天の川のハロー (2023 年 1 月 10 日)

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