宇宙の初期星形成時代に遡る観測史上最遠の電波バースト

約千分の一秒間続いた電波信号が、2026年10月に科学誌『Science』に掲載された研究によると、観測史上最遠の高速電波バースト（FRB）となりました。FRB 20240304Bと指定されたこのバーストは、地球に到達する前に100億年以上にわたって旅をし、宇宙が約30億年の時代に発生しました。

何が検出されたのか、そしてどのようにして

このバースト信号は2024年3月4日に、南アフリカのMeerKAT電波望遠鏡アレイのMeerTRAP装置によって初めて検出されました。高速電波バーストは、その物理的起源がまだ議論されている、短く、激しい電波フラッシュです。数千個が記録されていますが、ホスト銀河が確認されたのはほんの一部に過ぎません。

シドニー大学のマニシャ・カレブ率いる研究チームは、信号がどこまで旅をしたかを特定するため、NASAのジェームス・ウェッブ宇宙望遠鏡に目を向けました。ウェッブのNIRCam装置がかすかなホスト銀河を位置特定し、そのNIRSpec装置が銀河の赤方偏移を2.148で測定しました。これは、天文学者が宇宙距離と光が放出された時代の宇宙年齢を計算するために使用する値です。この赤方偏移は、バーストの起源をビッグバンからおよそ30億年後に位置付けます。これは「宇宙の正午」と呼ばれることが多い時期で、この時期は宇宙全体での星形成がピークに達していました。

phys.orgの研究報告によると、この結果は以前のFRB距離記録の2倍以上になります。

予想よりもはるかに小さい銀河

ホスト銀河自体が最大の驚きでした。カレブとその同僚たちは、以前に確認された多くのFRBホスト銀河に似た、大規模でよく発達した銀河を予想していました。代わりに、ウェッブの画像とスペクトルは、典型的なFRBホストの約1000倍以上も質量が小さい矮小銀河を明らかにしました。この銀河は重い元素が少なく、激しい星形成の過程の真っ最中にあります。NASAの調査結果の要約によると、その恒星質量の推定90パーセントが、直前の3000万年以内に形成されたとのことです。

phys.orgで報告された別の声明で、カレブは、このバーストが宇宙が約30億年の時代から捉えられたと述べ、研究者たちは数十億年の間に旅した物質を研究するためにその短い電波フラッシュを使用したと付け加えました。これはFRBがいかに遠く初期の宇宙の調査手段として使用できるかを強調しています。

ホスト銀河がFRB理論にとって重要な理由

高速電波バーストは、単一の確認された発生源を持っていません。主な説としては、極めて強い磁場を持つ若い中性子星であるマグネター（通常、最近の超新星によって生成される）と、別に、2つのより古い中性子星の最終的な合併があります。この過程は、銀河の恒星が形成された後に発生するまでにはるかに長い時間がかかります。

FRB 20240304Bのホスト銀河は非常に若く、今も急速に星を形成しているため、研究チームはこのバースト説のマグネター説を支持しています。NASAの研究報告によると、若く、高度に磁化された中性子星は、このような星形成銀河での近くの超新星の後に素早く形成される可能性がありますが、一方、中性子星合併シナリオでは、通常、星形成が始まった後、より長い遅延が必要になります。

不確実なままであること

この研究は、FRB 20240304Bを、確認されたホスト銀河赤方偏移を持つこれまでで最も遠いFRBとして特定していますが、研究者たちは、単一のケースでは高速電波バーストの原因についての広い議論を解決することができないと警告しています。著者たちは、この発見は銀河の星形成とそのFRB生成能力の間に小さな遅延が必要であることを示していると述べていますが、宇宙の他の場所で観測された異なるバーストに対する他の前駆体モデルを排除することはありません。

NASAおよびphys.orgの論文報告によると、研究チームはシドニー大学のテミヤ・ナナヤッカラとローラ・ドリーセン、マンチェスター大学のベン・スタッパーズ、およびカレブで構成されていました。