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中性子星

ついに!謎の高速電波バーストの発生源(FRB 121102)を特定!30億光年の彼方にある矮小銀河から届く

 高速電波バースト(FRB)とは何か?

 電波望遠鏡で夜空を観測していると、継続時間がわずかに数ミリ秒(1ミリ秒=1/1000秒)という極めて短い謎のフラッシュ現象が起きている。その頻度は、全天で1日あたり数千回も起きていると言われている。これを「高速電波バースト(Fast Radio Burst=FRB)」という。

 その正体は全く不明で、その距離すら、地球大気で発生しているのか、宇宙論的な遠距離なのか、皆目わからない状況だった。一般に天文学で難しいのは天体までの距離を決めること。距離がわからないと、天体が放つエネルギーの大きさも全くわからないため、まずは距離を決めることがその天体を理解する第一歩である。

 さまざまな波長における高性能望遠鏡のおかげで天文学が大きく発展している今日、このように距離すら全くわからないという「謎の天体現象」は他にない。これまで、FRBの直接的な距離測定はなされていなかったが、実はFRBの電波の特徴から距離が推定されていた。FRBからの電波は、波長の長いものほど遅れてシグナルが到着する。


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真空は真の空ではなかった?未発見の量子効果「真空の複屈折」を中性子星の周りで初観測!ハイゼンベルグが予言

 真空は本当に何もない状態か?

 真空とは何だろうか?古典論において、真空は「何も無い状態」である。しかし、本当に何もない状態があるのだろうか?量子論における真空は、決して「何もない」状態ではない。例えば常に電子と陽電子の仮想粒子としての対生成や対消滅が起きている。

 また、最近ではヒッグス粒子がこの世界を一様に覆っているため「質量」が存在することが証明されたが、そう考えると、真空中でもヒッグス粒子は存在する。 ポール・ディラックは、真空を負エネルギーを持つ電子がぎっしりと詰まった状態(ディラックの海)と考えていたが、後の物理学者により、この概念(空孔理論)は拡張、解釈の見直しが行われている。

 今回、強力な磁場を持つ超高密度天体である中性子星の観測から、80年前に予測された量子効果「真空複屈折」の証拠となる現象が初めて観測的に示されたとする研究成果が発表された。


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遥か50億光年から飛来する謎の「高速電波バースト(FRB)」!正体は中性子星の合体か?

高速電波バースト(FRB)とは何か?

 電波望遠鏡で夜空を観測していると、継続時間がわずかに数ミリ秒(1ミリ秒=1/1000秒)という極めて短い謎のフラッシュ現象が起きている。その頻度は、全天で1日あたり数千回も起きていると言われている。これを「高速電波バースト(Fast Radio Burst=FRB)」という。

 その正体は全く不明で、その距離すら、地球大気で発生しているのか、宇宙論的な遠距離なのか、皆目わからない状況だった。一般に天文学で難しいのは天体までの距離を決めること。距離がわからないと、天体が放つエネルギーの大きさも全くわからないため、まずは距離を決めることがその天体を理解する第一歩である。

 さまざまな波長における高性能望遠鏡のおかげで天文学が大きく発展している今日、このように距離すら全くわからないという「謎の天体現象」は他にない。これまで、FRBの直接的な距離測定はなされていなかったが、実はFRBの電波の特徴から距離が推定されていた。FRBからの電波は、波長の長いものほど遅れてシグナルが到着する。


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人体は宇宙だった!ヒトの細胞と中性子星のあいだによく似た構造が見つかる!オルガネラと核物理学の共通点

 細胞の不思議「オートファジー」

 オートファジー (Autophagy)といえば、大隅良典先生のノーベル医学・生理学賞の授賞研究であるが、細胞が持っている、細胞内のタンパク質を分解するための仕組みの一つ。自食(じしょく)のことである。酵母からヒトにいたるまでの真核生物に見られる機構であり、細胞内での異常なタンパク質の蓄積を防いだり、過剰にタンパク質合成したときや栄養環境が悪化したときにタンパク質のリサイクルを行ったり、細胞質内に侵入した病原微生物を排除することで生体の恒常性維持に関与している。

 だが、オートファジー研究にはまだ未解決の問題がある。オートファジーによって、何時如何なる生理的条件下に、タンパク質のみならず核酸、脂質、それらの複合体が、どのような機構で分解されるかがいまだ解明されていない。このためには、酵母の膨大な遺伝学的な知見を背景に、酵母の系を最大限活用し、質量分析など最近の分析技術を活用。

 細胞がある種のストレス(アミノ酸飢餓の状態や、異常タンパク質の蓄積)にさらされると、細胞質中の一部で、過剰に作られたタンパク質や異常タンパク質と共にリン脂質が集まり、オートファゴソーム(Autophagosome、またはオートファジー小胞 Autophagic vesicle)と呼ばれる細胞内構造の形成がはじまる。


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世界初!白色矮星のパルサー発見!白色矮星が赤色矮星を「攻撃」する奇妙な連星

奇妙な連星を発見

 連星(binary star)というと、2つの恒星が両者の重心の周りを軌道運動している天体である。通常は明るい方の星を主星、暗い方を伴星と呼ぶ。また、3つ以上の星が互いに重力的に束縛されて軌道運動している系もある。

 夜空に輝いている星のうち約25%、生まれたばかりの星については半分以上が連星だといわれている。つまり、宇宙にある恒星は、誕生の時点では半分以上、成熟した時点でも4分の1くらいが連星系をなしているという。最近は連星の中でも惑星が存在することが明らかになっている。2つの恒星がペアを成す連星の周囲を公転する惑星を「周連星惑星」という。

 今回、また変わった連星が発見された。それは白色矮星と赤色矮星の連星で、光速に近い電子のビームを白色矮星が相棒の赤色矮星に向けて放ち、まるでむちで攻撃しているかのような様子が明らかになった。「さそり座AR星」という。どんな連星だろうか?


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超新星残骸の近くに見つかった、強磁性天体「マグネター」とは何か?

 宇宙の持つ広大な可能性

 宇宙は広い。空間的な広さもそうだが、あらゆる可能性を秘めている。可能性の広さがすごい。例えば、原子が物質の最小の単位だと思われたが、さらに小さい粒子の集まりだということも、宇宙を観察することで発見された。

 小柴 昌俊氏が、1987年、自らが設計を指導・監督したカミオあカンデによって、観測に成功した「ニュートリノ」もその一つ。この成果により小柴氏は、2002年にノーベル物理学賞を受賞した。

 今回、宇宙で発見されたのは、欧州のX線天文衛星「XMMニュートン」が超新星残骸をとらえた画像に写っていた、ひじょうに強力な磁場を持つ中性子星「マグネター」。まだ、全宇宙で12個しか確認されていない。


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