遠方のブレーザーが、もっと身近な問題を明らかにした
およそ100億光年先にあるブレーザーを研究した天文学者たちは、その電波信号のゆがみの一部が発生源近くの物質ではなく、天の川銀河そのものの内部にある乱流によって引き起こされていることを見いだした。この発見により、我々の銀河の星間物質が、天の川銀河中心のブラックホール周辺の撮像を含む高精度の電波観測にどのように干渉しているのかが、より明確になった。
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian の研究者らと共同研究者によるこの研究は、クエーサー TXS 2005+403 を対象としたもので、The Astrophysical Journal Letters に掲載された。
2種類の散乱、分離が難しい
遠方の活動銀河核からの電波信号は、地球に届くまでに複数の形で変化しうる。天文学者はすでに、発生源近くのプラズマが回折散乱を生み、それによって信号が広がりぼやけることを理解している。この効果は、数千キロメートル離れた電波望遠鏡の観測を結合する超長基線干渉計、すなわち VLBI で研究されてきた。
より難しいのは屈折散乱で、これは途中にある乱流物質によって生じる、より微妙なゆがみだ。今回のケースでは、研究者らは天の川銀河の星間物質が微細なサブ構造を加え、遠方ブレーザーからの信号をさらにぼかしていると述べている。
TXS 2005+403 が重要な理由
研究で使われたクエーサーは、非常に明るく、散乱が強く、しかも発生源近くのプラズマですでに拡がっていたため、特に有用だった。これにより、自分たちの銀河内の乱流が与える追加の痕跡を切り分けるための良い探針となる。実質的には、この天体は背景の灯台となり、天の川銀河がその光に何をしているのかを天文学者が地図化できるようにする。
これは、コンパクトで明るい電波源の観測が、画像のどの部分が発生源に由来し、どの部分が発生源と観測者の間の媒質によってぼかされたのかを理解することに依存しているからだ。
天の川銀河の干渉をより正確に把握する
研究者らは、この発見によって星間物質の乱流が画像にどう影響するかが正確に特定されたと述べている。これは角分解能の限界に近い研究で特に重要で、わずかなゆがみでも天文学者の見ているものの解釈に大きな影響を与えうる。
電波 VLBI はすでに天文学で最高の角分解能を提供しているが、その力は伝搬効果への感度と表裏一体だ。もし銀河自身のガスや乱流が追加のぼけを生んでいるなら、ブラックホールやジェット、コンパクトな銀河核のような極端な天体について結論を出す前に、そのぼけを慎重にモデル化する必要がある。
ブラックホール撮像への示唆
原文で指摘された実際的な含意の一つは、天の川銀河の超大質量ブラックホールの将来の撮像だ。そうした観測を鮮明にする取り組みは、より良い機器だけでなく、自分たちの銀河が前景として与えるゆがみをより深く理解することにも依存している。
その意味で、この研究は一つの珍しいクエーサーについてというより、較正についての研究だと言える。局所的な乱流が入射する電波をどう変形させるかを知ることで、天文学者は遠方でコンパクトな現象のより鮮明な画像を取り戻すための補正ツールを改良できる。
天文学は媒質についてでもあるという提醒
天文学を遠くの対象だけに注目する学問だと考えがちだが、この結果は、決定的な変数がしばしばその間の空間にあることを示している。光や電波は、何も変わらずに到達するわけではない。それらは、天の川銀河全体に広がる希薄で乱流的な物質を含め、通過するすべての媒質の痕跡を帯びている。
そのため星間物質は単なる背景ではない。測定問題の能動的な一部であり、場合によってはそれ自体が貴重な情報源にもなる。
今後
電波天文学がさらに高い分解能と、より野心的なブラックホール撮像へ進むにつれ、研究者たちは異なる視線方向における散乱を地図化するための同様の探針を必要とするだろう。天体固有の構造と銀河によるゆがみをより精密に分離できるほど、見えているものをより確信を持って解釈できる。
TXS 2005+403 の結果は、天の川銀河の乱流がクエーサーの光に測定可能で直接的な痕跡を残すことを示すことで、その取り組みを前進させた。天文学者にとって、それは複雑さであると同時に機会でもある。
この記事は Universe Today の報道に基づいています。元記事を読む。
Originally published on universetoday.com