重力波: 探索と失望
重力波とは?
ビッグバンとインフレーション
宇宙マイクロ波背景放射とBモード偏光
BICEP2とプランク:最初の発見と疑問
共同分析: 塵か波か?
研究結果の意義
探索は続く
追加のロングテールキーワード:
- 重力波検出の課題
- 重力波天文学の将来展望
- 天文学的観測における塵の役割
- BICEP2とプランクの成果が宇宙論に与える影響
- 重力波検出に関する継続的な研究開発
広大な宇宙の果てしない空間で、天文学者たちはかつてない宇宙のスペクタクルを目撃しました。史上最も明るく輝く超新星です。ASASSN-15lh と名付けられたこの天体爆発は、なんと私たちの太陽の 5,700 億倍の明るさで輝き、科学者たちがこうした強力な恒星の爆発の可能性について考えてきた限界に挑戦しています。
ASASSN-15lh は、その極端な明るさで知られる、まれな種類の超光度超新星に属します。しかし、この特定の超新星はこれまで発見された中で最も明るく輝き、すべての過去の記録を塗り替えます。そのピーク時の明るさはあまりにも強く、もしシリウス(私たちの夜空で最も明るい星)と同じくらい近かったとしたら、真昼の太陽よりも明るく輝いていたことでしょう。
この超光度超新星は約 38 億光年離れた銀河にあります。途方もない距離にもかかわらず、その明るさのおかげで天文学者たちはかつてないほど詳細に観測することができました。しかし、この巨大な爆発を引き起こした祖先の星の正確な性質は依然として謎に包まれています。
科学者たちは、ASASSN-15lh の起源について 2 つの考えられる説明を提案しています。1 つの理論は、私たちの太陽よりも何百倍も質量の大きい巨大な星が崩壊したことで引き起こされた可能性があるとしています。このような星は非常にまれで、よくわかっていません。
もう 1 つの可能性は、爆発がマグネターと呼ばれる、信じられないほど強力な磁場を持つ急速に回転する中性子星から発生したというものです。この仮説が正しい場合、マグネターは驚異的な速度で回転し、わずか 1 ミリ秒ごとに 1 回転する必要があります。これはほとんどの理論家がほとんど不可能だと考えている偉業です。
天文学者たちは、ASASSN-15lh の真の性質を明らかにするために研究を続けています。彼らはスペクトルやその他の観測データを分析して、存在する化学元素を特定し、その形成に至るプロセスに関する洞察を得ようとしています。
この超光度超新星の起源を理解することは、恒星の進化と超新星爆発の限界に対する私たちの理解に重大な影響を与えます。それは既存の理論に挑戦し、宇宙に関する私たちの知識の境界を広げます。
遠方の超新星を研究する上で重要な側面の 1 つは、赤方偏移の現象です。光が遠くの銀河から地球に移動すると、宇宙の膨張によってその波長が伸びます。この伸長により、光はより赤く見えます。これが「赤方偏移」という用語の由来です。
分光法、つまり光の波長の分析は、超新星の組成を明らかにする上で重要な役割を果たします。さまざまな元素から放出される固有のスペクトル線を調べることで、天文学者は祖先の星の化学組成を特定し、爆発中に起こったプロセスに関する洞察を得ることができます。
ASASSN-15lh は、発見された最初の超光度超新星ではありません。近年、天文学者たちは私たちの理解の限界を広げる、驚くべき現象をいくつか観測してきました。これらの極端な超新星を研究することで、科学者たちは最も強力な宇宙の爆発と巨大恒星の進化についてより深い理解を得たいと考えています。
ASASSN-15lh のような発見は、天文学の無限の魅力と驚異を思い起こさせます。天文学は、私たちの仮説に絶えず挑戦し、宇宙に関する知識の限界を広げる分野です。これらの天体現象を研究することで、私たちは宇宙についての理解を深めるだけでなく、次世代の探検家や科学者にもインスピレーションを与えます。
火星を覆う微小粒子の巨大な雲である火星の砂嵐は、摩擦起電荷として知られる微小な電気を発生させる可能性があります。摩擦起電は、表面や粒子が互いにこすれあい、静電気を発生させることで発生します。この現象は、地球上で風船を髪にこすったり、猫をなでたりするとよく見られます。
火星の砂嵐における摩擦起電荷に関する過去の研究は、地球の火山灰など、火星以外の材料を使用した実験に依存していました。これらの実験では、観測された電気効果は、砂粒子自体ではなく、灰と実験容器との相互作用によって引き起こされた可能性があることが示唆されました。
これらの限界に対処するため、Icarus誌に掲載された最近の研究では、火星の砂嵐の条件をより正確にシミュレートしました。研究者たちは、組成が火星の砂に似ているメキシコのシトレ火山の玄武岩灰を使用しました。灰は二酸化炭素の流体とともにガラス容器の中で浮遊され、攪拌されました。これにより、火星の大気圧が再現されました。
この研究の結果は、火星の砂嵐で摩擦起電荷が発生することを示す証拠を提供しています。実験中に小さな静電気が発生し、衝突する砂粒子が火星の条件下で電気を発生できることが示されました。
火星の砂嵐における摩擦起電荷の存在は、惑星の雰囲気と生命をサポートする可能性について私たちの理解に重大な影響を与える可能性があります。研究者たちは、これらの電荷が稲妻の形成に寄与する可能性があると推測していますが、地球の雷雨よりもはるかに小さい規模です。
この研究では、火星の砂嵐に関連する電気活動が、調査ローバーに危険をもたらす可能性は低いことが示されています。火花は小さすぎて、ローバーの敏感な電子機器に損傷を与えることはありません。
火星の砂嵐における摩擦起電荷の存在を確認するには、惑星の表面で直接観測する必要があります。2021年2月に火星に着陸したNASAのパーサビアランス・ローバーは、この現象の最初の視覚的証拠を捉えるのに適しています。ローバーの敏感な機器は、電気活動を検出し、砂嵐の挙動を監視できます。
この研究の発見は、火星の砂嵐の電気的特性に関する新しい知見を提供しています。摩擦起電の可能性は、惑星の雰囲気とその生命を支える可能性に関する私たちの理解を深める可能性があります。パーサビアランスのようなローバーによる今後の研究と観察は、火星の電気環境の謎をさらに解明するのに役立ちます。
マリア・ズーバーの宇宙への魅了は、ペンシルベニアの農村地帯で始まりました。そこで彼女は石炭採掘者の祖父から贈られた望遠鏡で夜通し多くの時間を費やしました。ボイジャー宇宙探査機が送り返した木星の鮮明な画像にインスパイアされ、ペンシルベニア大学で天文学と地質学を専攻し、その後ブラウン大学で惑星科学の大学院と博士課程を修了しました。
惑星科学におけるズーバーの画期的な研究は、ギャップを特定し、技術の進歩を利用する彼女の並外れた能力に由来します。大学時代に、彼女は惑星マッピングにおけるレーザーの潜在能力を認識し、他の提案をすべて凌駕する、より効率的で費用効果の高いマッピングミッションの提案を策定しました。
ズーバーの最も注目すべき業績は、間違いなく2011年と2012年に彼女が主導した重力回復および内部研究所 (GRAIL) ミッションでしょう。このミッションでは、月の重力場をグラフ化するために、低軌道探査機2機が送られ、その内部構造の複雑な詳細が明らかになりました。GRAILによって生成された高解像度地図は、月の形成と進化に関する貴重な洞察を提供しました。
ズーバーの貢献は月を超えています。彼女は水星、火星、小惑星セレス、ベスタ、エロスへのミッションで重要な役割を果たしました。彼女の研究は、これらの天体を形作った地質学的プロセスを明らかにし、太陽系の歴史と地球以外の生命の可能性についての手がかりを提供しました。
ズーバーは、私たち自身の惑星を理解するためには惑星探査が極めて重要であることを強調しています。地球と他の天体との類似点と相違点を研究することで、科学者たちはプレートテクトニクス、気候変動、生命の起源に関する洞察を得ることができます。複数の惑星系の研究により、より包括的な比較と、惑星の進化の仕組みについてのより深い理解が可能になります。
驚くべき功績にもかかわらず、ズーバーは謙虚で、自分の成功を同僚や学生たちのサポートに帰しています。彼女は全米科学委員会の委員長に就任し、次世代の科学者に機会を提供し、知識の追求と探査が引き続き繁栄するようにすることに尽力しています。
ズーバーの宇宙探査に対する情熱は揺るぎません。彼女は新しいミッションの提案の策定に積極的に参加しており、金属質の小惑星や惑星核の残骸の表面と内部をマッピングすることを目指しています。彼女の献身と発見の力の揺るぎない信念は、周囲の人々にインスピレーションを与え続けています。
今週の天体ショーは、強力な太陽噴火とハワイの火山での雪のスペクタクルを特集しています。
3月11日、太陽はNASAの太陽力学観測所(SDO)によって捉えられた、巨大なX2クラスの太陽フレアを放出しました。既知の最も強力なタイプのXクラスフレアは、衛星やGPSナビゲーションシステムを混乱させる可能性があります。SDOは、これらの爆発的イベントの謎を解き、潜在的に有害な太陽活動を予測するために、太陽を注意深く監視しています。
ソユーズTMA-14M宇宙船は、3月12日にカザフスタンに着陸し、細くなる月を優雅に降下しました。ソユーズモジュールには、167日間の国際宇宙ステーション(ISS)でのミッションから帰還するNASAの宇宙飛行士1名とロシアの宇宙飛行士2名が搭乗していました。この3人組は科学実験を行い、ISSを将来の居住者に備えて準備しました。
「汚れた雪玉」と呼ばれることが多い彗星は、その多様な組成で科学者を困惑させてきました。2014年から彗星67P/チュリュモフ・ゲラシメンコを周回しているESAのロゼッタミッションは、彗星の表面近くで大量の水氷が存在することを示唆する画像を公開しました。ロゼッタは、赤外線技術を使用してこの領域をさらに調査し、H2Oの化学的シグネチャを検出します。
NASAの衛星は3月10日、ハワイのビッグアイランドにある休火山マウナ・ケアの雪をかぶった山頂を捉えた驚くべき画像を捉えました。数日後、山頂には凍霧、強風、積雪の予報とともにブリザード警報が出されました。その凍てつく高度にもかかわらず、マウナ・ケアの希薄な空気は天文学に理想的な条件を提供しますが、降雪により、天文台が点在するこの山の新しい望遠鏡の建設は一時的に停止されています。
祭壇座の星座の中に、若い星、ガス、塵からなる鮮やかな宇宙のタペストリーがあります。この星の風景のこれまでで最も詳細な画像は、進化の繊細なダンスに絡み合った複数の星団、星雲、分子雲を明らかにしています。この宇宙の舞台の中心では、散開星団NGC 6193の明るい星々が近くのリム星雲を照らし、周囲のガスに幻想的な輝きを放っています。
NASAは、3月11日に宇宙発射システム(SLS)ロケットのブースターを正常に発射し、重要なマイルストーンを達成しました。人間を深宇宙に推進するように設計されたSLSは、これまで製造された中で最も強力なロケットになります。ブースターは2分間の地上試験で完璧に機能し、驚異的な360万ポンドの推力を発生させました。2018年末の最初の打ち上げ前に、ブースターはさらに1回の試験発射を完了する必要があります。
トップピック以外にも、私たちの注目を集めた魅力的な宇宙画像を以下に紹介します。
太陽は常に活動している恒星で、宇宙空間に高エネルギー粒子を放出しています。これらの粒子は太陽フレアを生み出すことがあり、これは激しい放射線の突然の爆発です。太陽フレアは、小さいものから非常に大きいものまでさまざまですが、最も強力なフレアはスーパーフレアと呼ばれています。
スーパーフレアは稀な現象ですが、地球に壊滅的な影響を与える可能性があります。スーパーフレアの放射線は、国際宇宙ステーションに住む宇宙飛行士に被害を与え、地球上の通信や電力網を混乱させる可能性があります。
科学者たちは、太陽に似た星の挙動を研究して、太陽スーパーフレアの頻度を推定しました。彼らの研究によると、スーパーフレアは250年から480年ごとに発生し、太陽系の場合は約350年の周期である可能性が高いことが示されています。
巨大な太陽スーパーフレアが今日地球を襲うと、壊滅的な結果を招く可能性があります。フレアの放射線は電子機器やインフラに広範囲にわたって損傷を与え、通信、輸送、送電網を麻痺させる可能性があります。
その結果発生する地磁気嵐はオーロラを引き起こす可能性もあり、オーロラは美しいですが、無線通信やナビゲーションシステムにも干渉する可能性があります。
次の太陽スーパーフレアは194年後と予想されていますが、そのような事態に備えておくことが重要です。世界中の政府や組織は、早期警戒システムや放射線遮蔽などの太陽嵐の影響を軽減する技術の開発に取り組んでいます。
1859年、キャリントンイベントとして知られる強力な太陽嵐が地球を襲いました。この嵐は電信線に広範囲にわたる損傷を与え、空を明るいオーロラで照らしました。キャリントンイベントはスーパーフレアではありませんでしたが、より強力な太陽嵐の潜在的な結果の一端を示しています。
太陽の活動レベルは時間の経過とともに変化し、活動が高い時期と低い時期があります。太陽フレアは、活動が高い時期により頻繁に発生します。科学者たちは太陽の活動を監視して、太陽嵐やスーパーフレアの可能性を予測しています。
科学者たちは、私たちの銀河内の他の星でスーパーフレアを観測しました。これらの観測は、スーパーフレアの性質と惑星に及ぼす潜在的な影響に関する貴重な洞察を提供します。
次の太陽スーパーフレアは194年後と予想されていますが、これらの出来事は予測できないことを覚えておくことが重要です。科学者たちは太陽と太陽フレアの研究を続けて、リスクをより深く理解し、その影響を軽減するための戦略を開発しています。
私たちの銀河系である天の川の広大な空間において、連星は広く見られる現象です。重力で互いに結合した2つの星からなるこれらの天体の双子星は、恒星集団の大きな部分を占めています。
何十年もの間、科学者たちは、私たちに最も近い恒星である太陽がかつてネメシスという双子の兄弟を持っていた可能性について思いを巡らせてきました。この謎めいた兄弟星は姿を消しており、天文学者たちは太陽系の起源に関する未解決の疑問を抱えています。
アストロフィジシストのサラ・サダボイとスティーブン・スタラーによる最近の研究は、星の形成と進化に新しい光を当てました。彼らの綿密な観測と統計モデリングは、太陽を含むほとんどの星が、おそらく連星系から誕生したという説得力のある証拠を提供しました。
権威あるジャーナル「Monthly Notices of the Royal Astronomy Society」に掲載されたこの研究チームは、活発な恒星形成で知られる星座ペルセウス座内の星の分布と年齢を分析しました。彼らの研究結果は驚くべきパターンを示しました。465億マイルを超える巨大な距離で離れた星は、互いに近い位置にある星よりもはるかに若い年齢を示しました。
この観測結果は、星が最初にペアで形成されたことを示唆しています。時が経つにつれて、これらの連星系はさまざまな進化の道をたどる可能性があります。一部の双子は重力で結合して密度の高い系を形成する一方、他の双子は互いに離れて孤立した星になります。
この研究結果は、太陽系の歴史を理解するために重要な意味を持ちます。サダボイとスタラーの研究結果は、太陽がかつてネメシスという双子の星を持っていたという仮説を強く裏付けています。この長い間失われた兄弟星は、何百万年も前に太陽から離れて天の川の広大な空間に冒険に出た可能性があります。
ネメシスの存在を示唆する魅力的な証拠があるにもかかわらず、その現在の位置は不明です。天文学者たちは、太陽の天体家族の歴史の最後の章を明らかにすることを願って、この理解しがたい仲間の探索を続けています。
太陽への具体的な意味を超えて、連星形成に関する研究は、天体物理学にとってより広い意味を持ちます。恒星形成を支配するプロセスを研究することで、科学者たちは、宇宙の起源と進化に関する貴重な洞察を得ます。
サダボイは、恒星形成を理解して宇宙の歴史を明らかにすることの重要性を強調します。「この研究は、高密度の恒星核と、そこに埋もれた星に関する私たちの理解を一変させるでしょう」と彼女は説明します。
星がペアで形成される可能性が高いという発見は、恒星進化と宇宙の歴史に関する私たちの理解に大きな影響を与えます。ネメシスの探索が続く中、恒星形成に関する継続的な研究は、太陽系の近隣と、その向こうの広大な空間のさらなる謎を明らかにすることを約束しています。
天文学者たちは、これまでに知られている宇宙で最も明るい天体を発見しました。公式にJ059-4351と名付けられたこのクエーサーは、120億光年離れた銀河の中心核で、私たちの太陽の500兆倍以上明るく輝いています。
クエーサーは宇宙で最も明るい天体です。それらは、周回するガスや塵の円盤を活発に飲み込んでいる超大質量ブラックホールによって動力を得ています。ブラックホールの周りを渦巻く物質によって生じる摩擦は、遠くから見ることができる輝く熱を放出します。
クエーサーJ059-4351は、これまで観測された中で最も光度の高い天体です。それは、太陽質量の1つ分以上を毎日飲み込んでいるブラックホールによって動力を得ており、これは科学者たちがこれまで目にしてきた中で最も急速に成長しているブラックホールです。
ブラックホールを取り巻く降着円盤は、太陽と海王星の距離の15,000倍の長さがあります。この円盤は、計り知れない量のエネルギーを放出すると同時に明るく輝きます。
研究者たちは、1980年にオーストラリアのシュミット南天観測によって撮影された画像の中で、この非常に明るいクエーサーを意図せず捉えました。しかし、彼らは当初それを誤って星と同定しました。
通常、天文学者たちは、既存のデータの中で既知のクエーサーに似た天体を探索するように訓練された機械学習モデルを使用して、クエーサーを見つけます。これにより、これまで目撃されたことのないような、非常に明るいクエーサーを見つけることが困難になります。
去年のこと、この研究の執筆者たちは、オーストラリアのサイディング・スプリング天文台の望遠鏡を使用して、この天体が実際にはクエーサーであることを突き止めました。彼らはその後、チリの超大型望遠鏡によるデータを解析し、このクエーサーがこれまでに見つかった中で最も明るいものであることを確認しました。
クエーサーJ059-4351の中心にあるブラックホールの質量は、約170億個の太陽に匹敵します。このブラックホールは貪欲で、毎年太陽413個分に相当する量の物質を飲み込んでいます。
ブラックホールが物質を飲み込むと、膨大な量のエネルギーが放出されます。このエネルギーは降着円盤を摂氏10,000度まで加熱し、地球を1秒で一周するほどの強風を生み出します。
クエーサーJ059-4351の光が私たちに届くのに、約120億年かかりました。これは、私たちがそのクエーサーを120億年前の姿のまま見ていることを意味します。
当時、宇宙は現在よりもはるかに若く、混沌としていました。自由に漂うガスや塵がはるかに多く存在し、これがブラックホールに豊富な餌を与えていました。
しかし、時とともに、宇宙内のガスや塵の多くは星や銀河へと凝固しました。これは、ブラックホールが初期の宇宙のように食べる物がもうそれほど多くないことを意味します。
その結果、クエーサーJ059-4351の中心にあるブラックホールは、やがて成長を停止します。ウルフは、宇宙で最も明るい天体であるというこの記録が、今後破られることはないだろうと考えています。
ハワイにある休火山ハレアカラ山頂に設置されたダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡は、世界で最も強力な太陽望遠鏡です。最近公開された太陽表面の驚くほど詳細な画像が、天文学者や一般の人々を魅了しています。
この望遠鏡の13フィートの鏡と、大気のゆらぎを低減する高度なアダプティブオプティクスシステムにより、かつてない解像度の画像をキャプチャできます。これらの画像は、太陽全体を覆うプラズマの乱流で「沸騰」している広がりを明らかにしています。これらのプラズマカーネル、あるいは「細胞状構造」はそれぞれがテキサス州ほどの大きさがあります。
太陽は絶え間なく渦巻く激しい活動の場です。毎秒約500万トンの水素燃料を燃焼させて、宇宙空間に放射されるエネルギーを放出しています。このエネルギーは太陽の磁場をねじり絡め、ダイナミックな環境を作り出します。
この太陽活動は地球に重大な影響を与える可能性があります。例えばコロナ質量放出は、衛星、通信、電力網を妨害する可能性のある荷電粒子を宇宙空間に放出する可能性があります。
科学者たちは、太陽、太陽風、そして地球の磁気圏、イオン圏、熱圏の状態を「宇宙天気」と呼んでいます。イノウエ太陽望遠鏡は、宇宙天気を理解することに役立ち、その影響をより良く予測して緩和できると期待されています。
現在、宇宙天気の標準的な通知時間はわずか48分です。専門家たちは、インフラストラクチャと衛星を保護する時間を確保するため、これを48時間に延長することを目指しています。
イノウエ太陽望遠鏡は、驚くべきビジュアルを提供するだけでなく、太陽の最も不可解な謎のいくつかに光を当てています。例えば、科学者たちは、太陽の外気圏であるコロナが、その表面よりも数百万度も高温である理由を理解したいと考えています。
この望遠鏡の高度な機能により、科学者たちは、1612年にガリレオが初めて太陽に向かって望遠鏡を向けて以来収集されたものよりも、太陽に関するより多くのデータを、この望遠鏡の最初の5年間の運用中に収集できるようになります。
これらの最初の画像の公開は、イノウエ太陽望遠鏡の可能性を垣間見るに過ぎません。科学者たちは、この強力な機器から生じるであろう新しい洞察と発見の豊富さを心待ちにしています。
かつてない解像度と高度な技術を備えたイノウエ太陽望遠鏡は、太陽とその地球への影響に関する私たちの理解に革命を起こすと約束しています。
著名な天体物理学者であり宇宙船設計者であるスコット・ボルトンは、宇宙の驚異を探求することに人生を捧げてきました。NASAのジュノー計画の木星探査主任科学者として、ガス状巨大惑星の理解に革命を起こし、太陽系の起源を解明する上で重要な役割を果たしてきました。
2011年に打ち上げられたジュノーは、約20億マイルの旅を経て木星へと向かう危険な航海に出ました。その主な目的は、惑星の構造、組成、およびその中に含まれる水の量を調査することです。科学者たちは、木星を研究することで、地球を含む惑星の形成と進化に関する洞察を得られると期待しています。
ボルトンと彼のチームは、木星の過酷な環境条件に耐えられるようにジュノーを設計するにあたり、数多くの課題に直面しました。彼らは従来の常識に逆らい、原子力ではなく太陽エネルギーを選択しました。また、強烈な放射線から宇宙船を守るために、何百ポンドものチタンを使用した装甲金庫を作成しました。
放射線への曝露を最小限に抑えるため、ジュノーの軌道は楕円形に設計されており、わずか2時間で木星の北極から南極へと移動し、その後はより安全な距離まで後退します。この革新的なアプローチにより、宇宙船は繊細な回路を保護しながら貴重なデータを収集することができました。
ジュノーの主要な機器の1つは、マイクロ波放射計のセットです。特定の探査に依存していた以前のミッションとは異なり、ジュノーの放射計は木星の水の分布に関する包括的な地図を提供します。この新しいアプローチにより、惑星の豊富にある水と、その衛星の形成における水の役割に関する前例のない洞察が得られました。
ジュノーの発見は、木星に関する長年の信念を覆しました。科学者たちは、その急速な自転が均一な大気を作り出すと予想していましたが、その代わりに、独特な色の縞模様と、アンモニアと水が深く根を張った長期的な嵐を発見しました。さらに、惑星の磁場は驚くほど不均一であることが判明しており、大気の真下に金属水素層が存在する可能性を示しています。
ボルトンは、科学的リテラシーを向上させ、次世代にインスピレーションを与えるための市民参加の力を信じています。ジュノーのウェブサイトには、市民科学者が処理して共有できるオリジナルの画像が掲載されており、ミュージシャンはミッションの魅力を高める感動的なサウンドトラックを作成するために協力しています。
ボルトンのリーダーシップスタイルは、分析的な厳格さと創造的な思考を組み合わせたルネッサンス的アプローチを反映しています。彼は、複雑な科学的概念をより広い層に伝える上で、芸術的表現の価値を認識しています。
ジュノーのミッションは、木星に関する私たちの知識を広げるだけでなく、宇宙探査の新しい時代にもインスピレーションを与えました。イノベーションを受け入れ、従来の常識に挑戦することで、スコット・ボルトンと彼のチームは太陽系の起源と進化に関する貴重な洞察を提供し、科学的発見の年代記に永続的な遺産を残しました。