天文学者はこれまでで最も遠い高速電波バーストを検出
2023年10月19日
この作者の印象では、クリーム色とピンク色の 3 つの銀河が左上隅に乱雑に並んでいます。 このグループからは、明るい黄色の縞が右下を向いており、そこで天の川の渦巻き腕上の点と交差しています。 天の川は、輝く白い中心と青紫の渦巻状の腕を持ち、遠くの銀河がかすかに点在する黒い背景に際立っています。
国際チームは、1ミリ秒未満の宇宙電波の遠隔爆発を発見した。 この「高速無線バースト」(FRB) は、これまでに検出された中で最も遠くからのものです。 その源は、ヨーロッパ南天天文台 (ESO) の超大型望遠鏡 (VLT) によって、はるか彼方の銀河に突き止められたため、その光が私たちに届くまでに 80億年かかりました。 FRBはまた、これまで観察された中で最も精力的なものの1つです。 ほんの一瞬のうちに、太陽の30年間の総放出量に相当する量が放出されました。
FRB 20220610A と名付けられたバーストの発見は、昨年6月にオーストラリアの ASKAP 電波望遠鏡によって行われ [1]、チームのこれまでの距離記録を 50% 破りました。
「ASKAP の一連のディッシュを使用することで、バーストがどこから来たのかを正確に特定することができました」と、オーストラリアのマッコーリー大学の天文学者であり、本日サイエンス誌に掲載された研究の共同筆頭著者であるスチュアート・ライダーは述べています。 「その後、チリで [ESO の VLT] を使用して源銀河を検索しました [2]。その結果、これまでに発見された他の FRB 源よりも古く、遠くにあり、おそらく合体銀河の小さなグループ内にあることが判明しました。」
この発見により、FRB を使用して銀河間で「失われた」物質を測定できることが確認され、宇宙の「重さを量る」新しい方法が提供されました。
宇宙の質量を推定する現在の方法は矛盾する答えを与えており、宇宙論の標準モデルに挑戦しています。 「宇宙に存在する通常の物質、つまり私たち全員が構成されている原子の量を数えてみると、今日存在するはずのものの半分以上が欠けていることがわかります」とスウィンバーン大学のライアン・シャノン教授は言う。 オーストラリアのテクノロジー氏もこの研究を共同主導した。 「私たちは、失われた物質が銀河の間の空間に隠れていると考えていますが、それは非常に高温で拡散しているだけなので、通常の技術を使って見るのは不可能である可能性があります。」
「高速電波バーストは、このイオン化した物質を感知します。 ほぼ完全に空の宇宙であっても、すべての電子を「見る」ことができ、それによって銀河の間にどれだけの物質があるかを測定できるようになります」とシャノン氏は言う。
オーストラリアの天文学者、故ジャン・ピエール（「J-P」）・マッカール氏が2020年に示したように、遠く離れたFRBを見つけることは、宇宙の欠落物質を正確に測定する鍵となる。「J-Pは、高速電波バーストが遠くなるほど拡散することを示した」 銀河の間に現れるガス。 これは現在マッカール関係として知られています。 最近のいくつかの高速無線バーストは、この関係を壊すように見えました。 私たちの測定により、マッカート関係が既知の宇宙の半分を超えて成立することが確認されました」とライダーは言います。
「これらの大規模なエネルギーバーストの原因はまだわかっていませんが、この論文は、高速電波バーストが宇宙では一般的な出来事であり、それを使用して銀河間の物質を検出し、銀河の構造をよりよく理解できることを裏付けています」 宇宙です」とシャノンは言います。
この結果は、今日の望遠鏡で達成可能な限界を示しているが、天文学者は間もなく、さらに古く、より遠いバーストを検出し、その源銀河を突き止め、宇宙の欠落物質を測定するためのツールを手に入れることになるだろう。 国際平方キロメートルアレイ天文台は現在、南アフリカとオーストラリアに2台の電波望遠鏡を建設中で、現在の施設では検出できない非常に遠いものを含む数千のFRBを発見できるようになる。 ESOの超大型望遠鏡は、チリのアタカマ砂漠に建設中の39メートルの望遠鏡で、FRB 20220610Aよりもさらに遠くにあるバーストの源銀河を研究できる数少ない望遠鏡の1つとなる。
ノート
[1] ASKAP 望遠鏡は、西オーストラリア州のワジャリ・ヤマジ・カントリーにあるオーストラリアの国立科学機関である CSIRO によって所有および運営されています。
[2] 研究チームは、FOcal Reducer および低分散スペクトログラフ 2 (FORS2)、X シューター、および ESO の VLT 上の高精度広視野 K バンド イメージャー (HAWK-I) 機器で取得したデータを使用しました。 この研究には、米国ハワイ州のケック天文台からのデータも使用されました。
詳しくは
この研究は、『Science』誌に掲載される「赤方偏移 1 で宇宙を探る光る高速電波バースト」(doi: 10.1126/science.adf2678) というタイトルの論文で発表されました。
チームは、S. D. Ryder (オーストラリア、マッコーリー大学数理物理科学部 [SMPS]、オーストラリア、シドニーのマッコーリー大学、天体物理学および宇宙技術研究センター [ASTRC])、K. W. Bannister (オーストラリア連邦オーストラリア望遠鏡国立施設) で構成されています。 産業科学研究機構 宇宙・産業研究機構天文学、オーストラリア [CSIRO])、S. Bhandari (オランダ電波天文学研究所、オランダ、ヨーロッパ超長基線干渉計共同研究所、オランダ)、A. T. Deller (天体物理学およびスーパーコンピューティングセンター、スウィンバーン工科大学、 オーストラリア [CAS])、R. D. Ekers (CSIRO; オーストラリア、カーティン大学カーティン電波天文学研究所国際電波天文学研究センター [ICRAR])、M. Glowacki (ICRAR)、A. C. Gordon (学際的探査研究センター) 天体物理学、ノースウェスタン大学、米国 [CIERA])、K. Gourdji (CAS)、C. W. James (ICRAR)、C. D. Kilpatrick (CIERA; 物理天文学部、米国)、W. Lu (大学天文学部) カリフォルニア大学バークレー、米国）、L. マーノック（SMPS、ASTRC、CSIRO、オーストラリア研究評議会 3 次元全天天体物理学センター オブ エクセレンス、オーストラリア）、V. A. モス (CSIRO)、J. X. Prochaska (カリフォルニア大学サンタクルーズ校、米国 [サンタクルーズ] 天文学・天体物理学科); カブリ数物連携宇宙研究機構、日本）、H. Qiu（SKA 天文台、ジョドレル銀行、英国）、E.M. Sadler（シドニー天文学研究所、シドニー大学物理学部、オーストラリア、CSIRO）、S. シンハ (サンタ クルーズ)、M. W. サモンズ (ICRAR)、D. R. スコット (ICRAR)、N. テホス (チリ、バルパライソ カトリカ大学立フィシカ研究所)、R. M. シャノン (CAS)。
ヨーロッパ南天天文台 (ESO) は、世界中の科学者が万人の利益のために宇宙の秘密を発見できるようにします。 私たちは、天文学者が刺激的な問題に取り組み、天文学の魅力を広めるために使用する世界クラスの天文台を地上で設計、建設、運営し、天文学のための国際協力を推進しています。 1962 年に政府間組織として設立され、現在 ESO は 16 の加盟国 (オーストリア、ベルギー、チェコ共和国、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、 英国）、開催国のチリ、そして戦略的パートナーとしてのオーストラリアと協力します。 ESO の本部とそのビジター センターおよびプラネタリウムである ESO スーパーノヴァは、ドイツのミュンヘンの近くにあり、空を観察するための独特の条件を備えた素晴らしい場所であるチリのアタカマ砂漠には、私たちの望遠鏡があります。 ESO は、ラ シラ、パラナル、チャナントールの 3 つの観測サイトを運営しています。 Paranal では、ESO は超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、さらに VISTA などの測量望遠鏡を運用しています。 またパラナルでは、ESOは世界最大かつ最も感度の高いガンマ線天文台であるチェレンコフ望遠鏡アレイ南をホストし、運営します。 ESO は国際的なパートナーと協力して、ミリメートルおよびサブミリメートルの範囲で空を観測する施設であるチャナントールでアルマ望遠鏡を運営しています。 パラナル近くのセロ アルマゾネスで、私たちは「空にある世界最大の目」である ESO の超大型望遠鏡を建設しています。 私たちはチリのサンティアゴにあるオフィスから国内での事業をサポートし、チリのパートナーや社会と関わります。
リンク
研究論文
マッコーリー大学のプレスリリース
VLTの写真
ESO の超大型望遠鏡について詳しくは、専用 Web サイトとプレスキットをご覧ください。
図2. FRB 20220610Aの主銀河の光学および赤外線観測。 (A)
gバンドVLT画像。 白い楕円は、各コンポーネントの測光に使用される開口部の輪郭を示しています。 ラベルのない大きな白い円は、結合システム全体に使用される絞りです。
FRB の位置と不確実性 (信頼度 68%) は、パネル A ～ C の黒い楕円で示されています。 (B) VLT 分光法に使用されるスリット位置を重ねた R バンド画像
白で。 (C) Ks バンドの画像。 同じスケール バーがパネル A ～ C に適用され、角度が表示されます。
スケールと、測定されたホスト赤方偏移における対応する予測物理スケール。 カラーバー
各パネルの下には、処理された各画像の相対計数率が示されています。 (D) 二次元
上空スリット位置角45°でのVLT分光
成分 (a) と (b) をカバー
パネル A および B にマークされているとおりです。白い矢印は、残りの波長が 3726 および 3729 A である [O II] による 2 本の線を示します。(E) 一次元スペクトル (黒い実線) とその不確かさ ˚
(赤い破線) パネル D に示されている画像から抽出され、[O II] のピークを中心にしています。
1.8インチの開口幅を使用したライン。 青い線は、任意の単位で相対磁束がゼロであることを示します。
2023年10月19日
この作者の印象では、クリーム色とピンク色の 3 つの銀河が左上隅に乱雑に並んでいます。 このグループからは、明るい黄色の縞が右下を向いており、そこで天の川の渦巻き腕上の点と交差しています。 天の川は、輝く白い中心と青紫の渦巻状の腕を持ち、遠くの銀河がかすかに点在する黒い背景に際立っています。
国際チームは、1ミリ秒未満の宇宙電波の遠隔爆発を発見した。 この「高速無線バースト」(FRB) は、これまでに検出された中で最も遠くからのものです。 その源は、ヨーロッパ南天天文台 (ESO) の超大型望遠鏡 (VLT) によって、はるか彼方の銀河に突き止められたため、その光が私たちに届くまでに 80億年かかりました。 FRBはまた、これまで観察された中で最も精力的なものの1つです。 ほんの一瞬のうちに、太陽の30年間の総放出量に相当する量が放出されました。
FRB 20220610A と名付けられたバーストの発見は、昨年6月にオーストラリアの ASKAP 電波望遠鏡によって行われ [1]、チームのこれまでの距離記録を 50% 破りました。
「ASKAP の一連のディッシュを使用することで、バーストがどこから来たのかを正確に特定することができました」と、オーストラリアのマッコーリー大学の天文学者であり、本日サイエンス誌に掲載された研究の共同筆頭著者であるスチュアート・ライダーは述べています。 「その後、チリで [ESO の VLT] を使用して源銀河を検索しました [2]。その結果、これまでに発見された他の FRB 源よりも古く、遠くにあり、おそらく合体銀河の小さなグループ内にあることが判明しました。」
この発見により、FRB を使用して銀河間で「失われた」物質を測定できることが確認され、宇宙の「重さを量る」新しい方法が提供されました。
宇宙の質量を推定する現在の方法は矛盾する答えを与えており、宇宙論の標準モデルに挑戦しています。 「宇宙に存在する通常の物質、つまり私たち全員が構成されている原子の量を数えてみると、今日存在するはずのものの半分以上が欠けていることがわかります」とスウィンバーン大学のライアン・シャノン教授は言う。 オーストラリアのテクノロジー氏もこの研究を共同主導した。 「私たちは、失われた物質が銀河の間の空間に隠れていると考えていますが、それは非常に高温で拡散しているだけなので、通常の技術を使って見るのは不可能である可能性があります。」
「高速電波バーストは、このイオン化した物質を感知します。 ほぼ完全に空の宇宙であっても、すべての電子を「見る」ことができ、それによって銀河の間にどれだけの物質があるかを測定できるようになります」とシャノン氏は言う。
オーストラリアの天文学者、故ジャン・ピエール（「J-P」）・マッカール氏が2020年に示したように、遠く離れたFRBを見つけることは、宇宙の欠落物質を正確に測定する鍵となる。「J-Pは、高速電波バーストが遠くなるほど拡散することを示した」 銀河の間に現れるガス。 これは現在マッカール関係として知られています。 最近のいくつかの高速無線バーストは、この関係を壊すように見えました。 私たちの測定により、マッカート関係が既知の宇宙の半分を超えて成立することが確認されました」とライダーは言います。
「これらの大規模なエネルギーバーストの原因はまだわかっていませんが、この論文は、高速電波バーストが宇宙では一般的な出来事であり、それを使用して銀河間の物質を検出し、銀河の構造をよりよく理解できることを裏付けています」 宇宙です」とシャノンは言います。
この結果は、今日の望遠鏡で達成可能な限界を示しているが、天文学者は間もなく、さらに古く、より遠いバーストを検出し、その源銀河を突き止め、宇宙の欠落物質を測定するためのツールを手に入れることになるだろう。 国際平方キロメートルアレイ天文台は現在、南アフリカとオーストラリアに2台の電波望遠鏡を建設中で、現在の施設では検出できない非常に遠いものを含む数千のFRBを発見できるようになる。 ESOの超大型望遠鏡は、チリのアタカマ砂漠に建設中の39メートルの望遠鏡で、FRB 20220610Aよりもさらに遠くにあるバーストの源銀河を研究できる数少ない望遠鏡の1つとなる。
ノート
[1] ASKAP 望遠鏡は、西オーストラリア州のワジャリ・ヤマジ・カントリーにあるオーストラリアの国立科学機関である CSIRO によって所有および運営されています。
[2] 研究チームは、FOcal Reducer および低分散スペクトログラフ 2 (FORS2)、X シューター、および ESO の VLT 上の高精度広視野 K バンド イメージャー (HAWK-I) 機器で取得したデータを使用しました。 この研究には、米国ハワイ州のケック天文台からのデータも使用されました。
詳しくは
この研究は、『Science』誌に掲載される「赤方偏移 1 で宇宙を探る光る高速電波バースト」(doi: 10.1126/science.adf2678) というタイトルの論文で発表されました。
チームは、S. D. Ryder (オーストラリア、マッコーリー大学数理物理科学部 [SMPS]、オーストラリア、シドニーのマッコーリー大学、天体物理学および宇宙技術研究センター [ASTRC])、K. W. Bannister (オーストラリア連邦オーストラリア望遠鏡国立施設) で構成されています。 産業科学研究機構 宇宙・産業研究機構天文学、オーストラリア [CSIRO])、S. Bhandari (オランダ電波天文学研究所、オランダ、ヨーロッパ超長基線干渉計共同研究所、オランダ)、A. T. Deller (天体物理学およびスーパーコンピューティングセンター、スウィンバーン工科大学、 オーストラリア [CAS])、R. D. Ekers (CSIRO; オーストラリア、カーティン大学カーティン電波天文学研究所国際電波天文学研究センター [ICRAR])、M. Glowacki (ICRAR)、A. C. Gordon (学際的探査研究センター) 天体物理学、ノースウェスタン大学、米国 [CIERA])、K. Gourdji (CAS)、C. W. James (ICRAR)、C. D. Kilpatrick (CIERA; 物理天文学部、米国)、W. Lu (大学天文学部) カリフォルニア大学バークレー、米国）、L. マーノック（SMPS、ASTRC、CSIRO、オーストラリア研究評議会 3 次元全天天体物理学センター オブ エクセレンス、オーストラリア）、V. A. モス (CSIRO)、J. X. Prochaska (カリフォルニア大学サンタクルーズ校、米国 [サンタクルーズ] 天文学・天体物理学科); カブリ数物連携宇宙研究機構、日本）、H. Qiu（SKA 天文台、ジョドレル銀行、英国）、E.M. Sadler（シドニー天文学研究所、シドニー大学物理学部、オーストラリア、CSIRO）、S. シンハ (サンタ クルーズ)、M. W. サモンズ (ICRAR)、D. R. スコット (ICRAR)、N. テホス (チリ、バルパライソ カトリカ大学立フィシカ研究所)、R. M. シャノン (CAS)。
ヨーロッパ南天天文台 (ESO) は、世界中の科学者が万人の利益のために宇宙の秘密を発見できるようにします。 私たちは、天文学者が刺激的な問題に取り組み、天文学の魅力を広めるために使用する世界クラスの天文台を地上で設計、建設、運営し、天文学のための国際協力を推進しています。 1962 年に政府間組織として設立され、現在 ESO は 16 の加盟国 (オーストリア、ベルギー、チェコ共和国、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、アイルランド、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、 英国）、開催国のチリ、そして戦略的パートナーとしてのオーストラリアと協力します。 ESO の本部とそのビジター センターおよびプラネタリウムである ESO スーパーノヴァは、ドイツのミュンヘンの近くにあり、空を観察するための独特の条件を備えた素晴らしい場所であるチリのアタカマ砂漠には、私たちの望遠鏡があります。 ESO は、ラ シラ、パラナル、チャナントールの 3 つの観測サイトを運営しています。 Paranal では、ESO は超大型望遠鏡とその超大型望遠鏡干渉計、さらに VISTA などの測量望遠鏡を運用しています。 またパラナルでは、ESOは世界最大かつ最も感度の高いガンマ線天文台であるチェレンコフ望遠鏡アレイ南をホストし、運営します。 ESO は国際的なパートナーと協力して、ミリメートルおよびサブミリメートルの範囲で空を観測する施設であるチャナントールでアルマ望遠鏡を運営しています。 パラナル近くのセロ アルマゾネスで、私たちは「空にある世界最大の目」である ESO の超大型望遠鏡を建設しています。 私たちはチリのサンティアゴにあるオフィスから国内での事業をサポートし、チリのパートナーや社会と関わります。
リンク
研究論文
マッコーリー大学のプレスリリース
VLTの写真
ESO の超大型望遠鏡について詳しくは、専用 Web サイトとプレスキットをご覧ください。
図2. FRB 20220610Aの主銀河の光学および赤外線観測。 (A)
gバンドVLT画像。 白い楕円は、各コンポーネントの測光に使用される開口部の輪郭を示しています。 ラベルのない大きな白い円は、結合システム全体に使用される絞りです。
FRB の位置と不確実性 (信頼度 68%) は、パネル A ～ C の黒い楕円で示されています。 (B) VLT 分光法に使用されるスリット位置を重ねた R バンド画像
白で。 (C) Ks バンドの画像。 同じスケール バーがパネル A ～ C に適用され、角度が表示されます。
スケールと、測定されたホスト赤方偏移における対応する予測物理スケール。 カラーバー
各パネルの下には、処理された各画像の相対計数率が示されています。 (D) 二次元
上空スリット位置角45°でのVLT分光
成分 (a) と (b) をカバー
パネル A および B にマークされているとおりです。白い矢印は、残りの波長が 3726 および 3729 A である [O II] による 2 本の線を示します。(E) 一次元スペクトル (黒い実線) とその不確かさ ˚
(赤い破線) パネル D に示されている画像から抽出され、[O II] のピークを中心にしています。
1.8インチの開口幅を使用したライン。 青い線は、任意の単位で相対磁束がゼロであることを示します。
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