宇宙では、誰もあなたが叫ぶのを聞くことはできませんが、適切な機器で、轟音を検出することが可能です。 それは、科学者たちが宇宙に送られた巨大な気球に固定された複雑な器具を使って宇宙の遠い信号を探し始めたときに2006年に発見したものです。 遠くの星の熱から電波を拾うことができましたが、その年に来たのは驚くべきことではありませんでした。,
楽器が約23マイル（37キロメートル）の高さから聞いたとき、それは宇宙学者によって予想よりも六倍大声だった信号を拾いました。 それは初期の星であるには大きすぎ、遠くの銀河からの予測された複合電波放射よりもはるかに大きかったため、強力な信号は大きな困惑を引き起こした。 そして、科学者はまだ今日でも、それを引き起こしているかわかりません。 さらに、ビッグバンの後に形成された最初の星からの信号を探す努力を妨げる可能性があります。,
神秘的な轟音信号を検出した機器は、NASAがより低い周波数での宇宙マイクロ波背景スペクトルの研究を拡張するために構築した宇宙論、天体物理学、および拡散放出（ARCADE）のための絶対放射計であった。
ミッションの科学目標は、地球の大気の上に高く浮かんでいるように、私たちの惑星からの干渉のない—星の第一世代からの熱を見つけ、ビッグバンからの素粒子物理学の遺物を探し、最初の星や銀河の形成を観察することでした。, これは、遠くの光が遠くにわたってエネルギーを失うと電波になるので、夜空の7％を無線信号として走査することによってこれらの目標を達成した。
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NASAの宇宙からの音
ARCADEは、”絶対に較正されたゼロレベル”の測定を行うことができました。 これは、空の二つの点を観察し、対比する典型的な電波望遠鏡とは異なっていました。, すべての”光”を見て、それを黒体源と比較することによって、ARCADEは多くの薄暗い光源の組み合わせを見ることができました。 その後、何ヶ月もかけてではあるが、ある特定の信号の強度が明らかになった。
“それは私たちが期待されたものを六倍の値にポップオーバー光メーターを見たとき、私たちは驚いて見るために良い映画を作るかもしれませんが、私たちは実際に私たちの気球飛行とデータを取る非常に忙しい夜の準備を何年も費やし、”NASAの科学者デール-J-フィックスセンは述べています。, “その後、最初に信号から器械的効果を分離し、次に信号から銀河放射を分離するために数ヶ月のデータ分析を要しました。 その驚きが徐々に明らかに渡ヶ月です。”とはいえ、その影響は依然として大きかった。
それ以来、科学者たちは、信号の特性を記述するために見ながら、放射線がどこから来ているのかを見てきました。 後者はかなり早く明らかになった。,
“それはすべての方向から来る拡散信号なので、単一の物体によって引き起こされるものではありません”と、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターのアーケードチームを率いたAl Kogutは言いました。 “信号はまた、私たち自身の天の川銀河からの電波放射に似た周波数スペクトル、つまり”色”を持っています。”
科学者たちは、信号を”ラジオシンクロトロン背景”と呼んでいます—背景は、多くの個々のソースからの放出であり、一緒に拡散グローにブレンドしています。, しかし、”宇宙の轟音”は、磁場中の高エネルギー荷電粒子からの放射の一種であるシンクロトロン放射によって引き起こされ、すべてのソースが同じ特性スペクトルを持っているため、この強い信号の起源を特定することは困難である。
“遠くの銀河からの電波放射を組み合わせると、あらゆる方向からの拡散電波背景を形成することが1960年代後半から知られています”とKogutは電子メールの中で宇宙についてすべて語りました。, “宇宙の轟音はこの予想される信号に似ていますが、遠い宇宙には違いを補うために六倍以上の銀河があるようには見えません。”
宇宙の轟音は天の川から来ていますか？,
この源が天の川の中にあるか外にあるかは議論されています。
“なぜそれが天の川の中から来ることができないのかについての良い議論と、なぜそれが銀河の外から来ることができないのかについての良い議論がある”とKogutは言った。
それがおそらく私たちの銀河内から来ていない理由の一つは、轟音が天の川の電波放出の空間分布に従っていないように見えるからです。 しかし、誰も信号が自宅に近いソースからではないことを確かに言っていません—スマートなお金が他の場所から来ていることだけです。,
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“私は科学者が主に私たちの銀河から生じるラジオシンクロトロンの背景の可能性を除外しているとは言いません”と、最近この問題に関するワークショップを率いたバージニア州のリッチモンド大学の物理学助教授であるJack Singalは述べた。 “しかし、私はこの説明はあまり可能性が低いように見えると言うでしょう。,
“主な理由は、それが私たちの銀河を完全に似たような渦巻銀河とは異なり、私たちが知る限り、必要とされる銀河円盤をはるかに超えて広がる巨大な、球状の、電波放出のハローのようなものを示さないことです。 銀河磁場のモデルを完全に再考する必要があるなど、他の問題もあります。”
Fixsenは心をこめて同意します。 “他の渦巻銀河では、これらの他の小さな部分でさえ、赤外線と電波放射の間に密接な関係があります”と彼は言いました。, “だから、それが私たちの銀河の周りのハローからのものであれば、それは天の川を奇妙な銀河にするでしょうが、他のほとんどの点では”通常の”渦巻銀河”
これらの理由から、専門家は信号が起源で主に銀河系外であると考えています。 “ソースの人口は完全に不明であるため、現時点では空の中で最も興味深い光子の背景になるでしょう”とSingal氏は述べました。 しかし、宇宙は非常に広大であるため、これは正確に物事をそれほど絞り込むわけではないので、科学者は信号のソースについて複数の理論を考え出すために懸命に取り組んできた理由です。,
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アメリカの物理学者デビッド-ブラウンは、例えば、宇宙の轟音は”m-理論の最初の大きな実証的な成功、”弦理論を包含する広範な数学的枠組みである可能性があると述べました。 “Fredkin-Wolframオートマトンが多数の代替宇宙に広がり、可能なすべての物理的事象の無限の繰り返しで反復的な物理的時間をもたらす可能性があります”とBrownはFQXiコミュニティのブログに書いています。, これが仮定しているのは、初期の宇宙は今日よりもはるかに現実的な物質を持っていて、強力な無線信号を占めていたということです。
スペース轟音は、文字列理論を包含する広範な数学的枠組みである”M理論の最初の大きな経験的成功”である可能性があります。
-物理学者デビッド*ブラウン
しかし、それが遠すぎる場合は、あなたの歯を得るために他の理論があります。, “電波天文学者は空を見て、いくつかのタイプのシンクロトロン源を特定しました”とFixsenは言いました。
シンクロトロン放射は作りやすい、と彼は言いました。 “必要なのはエネルギー粒子と磁場だけで、超新星、恒星風、ブラックホール、OB星などによって生成されるエネルギー粒子が至る所にあります。スペクトル型Oまたは初期型Bの高温で巨大な星です。”銀河間空間は非常に熱いガスで満たされているように見えるので、銀河間磁場が十分に強ければ、滑らかなシンクロトロン放射を生成することができます”と彼は言いました。,
シンクロトロン放射が星の生成に関連していることも知られています。 “これはまた、赤外線を生成するため、密接な相関があります”とFixsen氏は述べています。 “しかし、おそらく最初の星はシンクロトロン放射を発生させましたが、金属が生成される前は、あまり赤外線放射を発生させませんでした。 あるいは、まだ考えていないプロセスがあるかもしれません。”
だから、これは私たちに何を残していますか？, “可能性のあるソースには、乱れて銀河団を合併するような拡散大規模なメカニズム、または宇宙の電波放出のこれまで未知の信じられないほど多数の個 “しかし、その点に関するものは現時点では非常に投機的であり、提起されたいくつかの提案には、暗黒物質の消滅、最初の世代の星の超新星、その他多くのものが含まれます。,”一部の科学者は、大きな銀河団のガスが源である可能性を示唆しているが、ARCADEの機器がそれらのいずれかからの放射線を検出できる可能性は低い。 同様に、信号が最も初期の星から検出されたか、それ以外の薄暗い電波銀河の多くから発信されている可能性があり、その累積効果が拾われています。 しかし、これが事実であれば、彼らは信じられないほどしっかりと詰め込まれなければならず、それらの間にギャップがないという点ではありそう,
13歳の謎がどのように解決されるか
“もちろん、アーケードとこれまでの他の測定の間で、無線シンクロトロンの背景のレベルを誤って測定したエラーの偶然があった可能性もある”とSingalは述べた。, “これは大きくなっていくのでしょうか、これらは非常に異なる商品の測定にはかなり異なる周波数。”
信号が何であれ、他の宇宙物体の検出に関しても問題を引き起こしています。 NASAが過去に指摘したように、最も初期の星は宇宙の轟音の後ろに隠されており、それはそれらを検出することをより困難にしています。 それはまるで宇宙が片手で与え、別の手で取っているかのようですが、とても珍しいものを発見したことは非常にエキサイティングです。, 原始星や銀河の最も外側のハローにあるガスなどの既知の電波源からの起源を除外しているとき、それはどんな科学者も味わうでしょう謎です。
“それを超えて、まだ誰も考えていない素晴らしい新しい起源の仮説が必要かもしれないと思います。”
-天体物理学者ジャック-シンガル
科学者がこの13年間の難問を最終的に解決するためには、より多くの研究と証拠が必要です。, それが立っているように、バックアップ新しい技術の出現を考えるとアーケードを送信する上で議論があり、それらをさらに敏感にするために超冷たい液体ヘリウムの500以上のガロンに浸漬し、楽器のその正確なセットを考えると、確かにそうすることに害はありません。
しかし、助けることができる新しいプロジェクトも出現しています。 “そのうちの一つは、以前よりも高い精度にラジオの空をマッピングするために、グリーンバンク、ウェストバージニア州で300フィートの電波望遠鏡を使用し、”Kogut “おそらくこれは謎にいくつかの光を当てるでしょう。”
シンガルは確かにそう願っています。, 彼はグリーンバンク望遠鏡プロジェクトに取り組んでおり、世界最大のクリア絞り電波望遠鏡を使用して、補助的な目標ではなく、背景のレベルを測定しています。 これは、ラジオの空が最も明るいメガヘルツ（MHz）周波数で撮影された決定的な、専用の、絶対に較正されたゼロレベル測定を使用してこれを行います。 （メガヘルツは百万ヘルツに等しい。）
“この測定は現在、私が参加しているチームによって開発されており、望遠鏡に取り付けられるカスタム計装を利用しています”とSingal氏は説明します。, これは、いわゆる”異方性”、つまり無線シンクロトロンの背景の変化を、それが支配するMHz周波数で再び測定するか、さらに制限することを試みるもの
“それは絶対的なレベルではなく、むしろ空の場所から場所への小さな違いです”とSingalは言いました。 “いくつかの協力者と、私はオランダで低周波アレイを使用してそれで最初の試みをしようとしています。, これらの両方の測定は、電波シンクロトロンの背景が主に銀河か銀河系外の起源であるかどうかを特定するのに役立ちます。 それを超えて、まだ誰も考えていない素晴らしい新しい起源の仮説が必要かもしれないと思います。,”
その他のリソース：
- NASAのゴダード宇宙飛行センターからの宇宙論、天体物理学、および拡散放出（アーケード）ミッションのための絶対放射計についての詳細を読む
- 国立電波天文台（NRAO）でシンクロトロン放射について学ぶ
- アストロンオランダ電波天文研究所からの低周波アレイ（LOFAR）電波望遠鏡についての詳細を発見
この記事は、将来株式会社であるall about space誌に掲載された以前のバージョンから適応されました。 出版。,