宇宙からの謎の繰り返し無線信号の発信源が特定された

1つあります宇宙から時々強い電波が現れる謎の現象だが、その発信源は全く解明されていない。「長周期無線過渡現象」(LPT) として知られるこれらのイベントは、数分から数時間の間隔で繰り返される無線バーストとして観測されます。銀河内で発見された例は十数個だけであり、その物理的性質は長い間謎のままでした。

これまでの研究では、LPTの発生源の候補には、非常にゆっくり回転するマグネターとして知られる中性子星や、白色矮星と伴星からなる連星系が含まれることが示唆されている。しかし、マグネター仮説は既存の理論モデルと矛盾するという問題に直面しています。

一方で、白色矮星連星との関連を示唆する例はいくつかあるものの、実際に降着過程が起こっていることが確認された例はまだない。

こうした中、オーストラリアのシドニー大学が率いる国際研究チームは、オーストラリアン・スクエア・キロメートル・アレイ・パスファインダー（ASKAP）電波望遠鏡を使って空の調査を実施し、ASKAP J174508.9-505149と名付けられた謎の天体の正体を特定した。これらの観察結果は、LPT がこの現象の原因の 1 つであることを示すこれまでで最も強力な証拠であると言われています。

「これらの信号の起源を初めて発見した」とシドニー大学物理学部および連邦科学産業研究機構の博士課程学生であるコヴィー・ローズ氏はプレスリリースで述べた。「私たちは、これらの過渡現象の一つの発生源が伴星から物質を積極的に引き出している白色矮星から来ていることを示すことができました。」

白色矮星と伴星

ローズ氏と彼の研究チームは、ASKAP J1745-5051 が水素輝線 (バルマー系列) とヘリウム輝線 (HeI および HeII) を示すことを分光観察によって確認しました。特に、強い HeII 輝線は「磁気激変変数」の光学的特徴として知られています。

大変動変光星とは、白色矮星が伴星から物質を収集する近接連星系の総称です。このうち、白色矮星が強い磁場を持ち、磁力線に沿ってガスが集まっているものを「磁気激変星」と呼びます。

さらに、バルマー系列輝線の動径速度の分析により、この連星系の公転周期が約1.368時間であることが明らかになり、電波パルスの再発周期である約1.345時間と一致することが確認された。さらに、公転周期から伴星の質量は太陽の約0.096倍、半径は太陽の約0.13倍と推定され、M6級の赤色矮星に相当することがわかった。

つまり、ASKAP J1745-5051 は、非常に近い距離で互いに公転する白色矮星と赤色矮星からなる連星系です。白色矮星は、寿命の終わりに達した星の高密度の残骸です。大きさは地球ほどですが、質量は太陽に匹敵します。その仲間である赤色矮星は、より大きいですが密度は低く、質量は太陽のわずか 10 分の 1 です。両方の星は1時間強の短い周期でお互いの周りを公転します。

電波とX線が解明する二重の謎

これらの観察は、電波バーストと X 線放射が異なるメカニズムによって生成されることを示しました。白色矮星が伴星からガスを集めると、そのガスが加熱されて X 線を放出します。同時に、2 つの星の磁場が相互作用する領域で強力な電波バーストが発生します。しかし、電波放射とX線放射のピークは一致しないため、それらはシステム内の異なる場所から発生すると考えられています。

X線に関しては、中国科学院の観測衛星「アインシュタイン・プローブ」のデータから、周期が約1.32時間の放射線が確認された。研究者らによると、X線変動の大きな振幅は、白色矮星の降着率が時間の経過とともに変化していることを示唆しているという。