天の川銀河中心がやばい！世界初「見えなかったガンマ線宇宙」の直接撮像に成功

私たちが住んでいる、 天の川銀河。

その中心には、 ものすごく特殊な世界があります。

巨大ブラックホール。

大量の星。

高エネルギー粒子。

そして、 謎のガンマ線。

天文学者は長い間、 この銀河中心をいろいろな波長で調べてきました。

ところが、

どうしても「うまく見えないガンマ線の領域」がありました。

そして2026年。

JAXA、北里大学、産総研、京都大学などの研究チームが、

その「見えなかった宇宙」を世界で初めて直接撮像しました。

……これ、 かなり大きな話です。

新しい天体を1個見つけた、 という話ではありません。

今までちゃんと「見る」ことが難しかった宇宙を、見る方法そのものができたんです。

望遠鏡の歴史って、 こういう瞬間に一気に進みます。

今回見えたのは「低エネルギーガンマ線」。

ガンマ線という名前は、 聞いたことがある人も多いと思います。

ものすごくエネルギーの高い電磁波です。

可視光。

赤外線。

紫外線。

X線。

そして、 さらに高エネルギー側にあるのがガンマ線です。

今回観測されたのは、

150〜600keVという低エネルギー側のガンマ線。

「低エネルギー」と言っていますが、

ガンマ線界の中では低い、という意味です。

人間の感覚で「弱い光」という話ではありません。

宇宙の高エネルギー現象を調べるうえで、 ものすごく重要な領域です。

なぜ今まで見えなかったの？

ここが今回のニュースの核心です。

可視光なら、 レンズや鏡を使って、

「この方向から光が来た」

とかなり正確に画像を作れます。

X線天文学も、 技術の発展によって非常に精密な画像を作れるようになりました。

ところが、 MeV付近のガンマ線になると話が変わります。

普通の光みたいに簡単には集められません。

しかも、 宇宙から来る信号だけでなく、 背景雑音もかなり多い。

結果として、

「ここから来た」ときれいな画像にするのがものすごく難しかった。

この難しさから、 この領域は長い間、 MeVギャップ と呼ばれてきました。

宇宙を見ているのに、 特定のエネルギー帯だけ視界が悪い。

なんとももどかしい話です。

これまで「見る」というより「推測する」研究でした。

従来の観測では、 天の川銀河中心からガンマ線が来ていること自体は分かっていました。

でも、 背景雑音が多い。

画像がぼやける。

放射源の位置もはっきりしにくい。

そのため研究者は、

複雑なモデルを使って「たぶんここから来ている」と推定する必要がありました。

JAXAは、 この状況を、

「見て研究する科学」ではなく、「解析して推測する科学」

だったと説明しています。

でも今回、 そこが変わり始めました。

推測するだけではなく、

画像として見る。

この違い、 かなり大きいです。

突破口になったのが「ETCC」。

今回使われたのが、

電子飛跡型コンプトンカメラ。

略して、 ETCCです。

名前からして、 だいぶ強そうです。

通常のコンプトンカメラでは、 ガンマ線がどこから来たかを調べるとき、 候補方向が円のように広がってしまいます。

つまり、

「たぶんこの辺」

という情報になりやすい。

一方ETCCは、 ガンマ線が物質と反応したときに飛び出す電子の軌跡まで追跡します。

その結果、

ガンマ線が飛んできた方向を、より正確に決められます。

点から来たものを、 ちゃんと点として写す。

文章にすると普通に聞こえますが、

それが今までできなかったんです。

しかも、この観測装置は宇宙望遠鏡じゃありません。

ここ、 個人的にかなり好きです。

今回のデータは、 巨大な宇宙望遠鏡から取ったものではありません。

観測実験の名前は、

SMILE-2+。

ETCCを、 大気球に載せました。

そして2018年、 オーストラリア中央部から打ち上げています。

観測時間は、 およそ1日。

巨大な気球が、 空高くまで観測装置を運ぶ。

そこで宇宙から飛んでくるガンマ線を捕まえる。

数年かけてデータを詳しく解析する。

そして、

世界初の成果につながる。

こういう研究の流れ、 めちゃくちゃワクワクしません？

見えたのは「陽電子が消えるときの光」。

今回特に重要なのが、 陽電子です。

陽電子は、 電子の反粒子。

電子と同じくらいの質量を持ちながら、 電荷はプラスです。

そして、 電子と陽電子が出会うと、

互いに消滅して、ガンマ線を放ちます。

物質と反物質が出会って、 光になる。

……この一文だけで、 もう十分やばいです。

天の川銀河中心では、 以前から大量の陽電子消滅に由来するガンマ線が観測されています。

でも、

「そもそも、その陽電子はどこから来たの？」

という問題が残っています。

今回、予想より強い可能性まで出てきました。

今回得られた結果では、 天の川銀河中心からの陽電子に関係するガンマ線放射は、 これまでの観測結果と大きく矛盾するものではありませんでした。

ただし、

測定された強度は従来結果の中心値より高く、約2倍の値を示しました。

ここは慎重に見る必要があります。

JAXAも、 従来結果とは誤差の範囲内で整合しているとしています。

なので、

「ガンマ線が絶対2倍だった！」

と断定できるわけではありません。

でも、 銀河中心からの放射が比較的強い可能性が、 より詳しく調べられるようになった。

ここが重要です。

そして出てくる「暗黒物質」の名前。

この陽電子の起源については、 いろいろな候補があります。

通常の天体現象。

超新星などに関係する過程。

その他の高エネルギー天体。

そして、

暗黒物質。

さらに、 原始ブラックホール のような未知の起源も候補として研究されています。

ただし、 ここは重要です。

今回「暗黒物質を発見した」わけではありません。

まったく違います。

今回できるようになったのは、

こうした候補を、より精密な観測で検証していくための新しい道が開いた

ということです。

でも、 それだけでも十分すごい。

ガンマ線を見ると、宇宙の「激しい場所」が分かります。

可視光で見る宇宙は、 とてもきれいです。

星。

銀河。

星雲。

でも、 ガンマ線で見る宇宙は、 ちょっと違います。

超新星爆発。

宇宙線の加速。

活動銀河核。

ガンマ線バースト。

陽電子消滅。

宇宙の「エネルギーが暴れている場所」が見えてきます。

つまり今回の技術が発展すると、

これまで見えなかった宇宙の暴れっぷりを、画像として見られるようになるかもしれません。

これは楽しみです。

「MeVギャップ」が埋まると、宇宙の見え方が変わる。

天文学の歴史では、 新しい波長が見えるようになるたびに、 新しい宇宙が見つかってきました。

電波望遠鏡。

赤外線望遠鏡。

X線望遠鏡。

ガンマ線望遠鏡。

人間の目では真っ暗に見える場所でも、 別の波長で見ると、

とんでもない現象が起きています。

今回のETCCは、 その中でも長年弱かった MeV領域を埋めようとしています。

JAXAは今回の成果を、 単なる観測結果の追加ではなく、

MeVガンマ線天文学の研究手法そのものを変える第一歩

と位置づけています。

これは結構すごい表現です。

次は「SMILE-3」が待っています。

そして、 もう次の計画があります。

より感度を上げたETCCを使う、

SMILE-3。

JAXAによると、 2028年に予定される次期豪州大気球実験の候補として、 実施に向けた準備が進められています。

もし感度がさらに上がれば、

天の川銀河中心だけではありません。

超新星残骸。

活動銀河核。

ガンマ線バースト。

もっと多くの天体を、 MeVガンマ線で詳しく撮像できる可能性があります。

今回がゴールじゃなくて、まだ入口です。

「見えなかった」だけで、宇宙にはずっと存在していた。

このニュースで、 私はここが一番面白いと思います。

今回、 新しく宇宙にガンマ線が生まれたわけではありません。

天の川銀河中心では、 ずっと前から起きていました。

ただ、

人類がちゃんと見る方法を持っていなかった。

宇宙には、 こういうものがまだ大量にあるはずです。

見えない。

測れない。

だから存在しないと思っていたもの。

あるいは、 存在は分かっているけれど正体が見えないもの。

新しい観測装置ができた瞬間、

急に「そこにいたじゃん」と宇宙が姿を現す。

これだから天文学は面白いんです。

今回の話をまとめます。

天の川銀河中心から届く、 150〜600keVの低エネルギーガンマ線。

これまで精密に画像として見ることが難しかった領域を、

世界で初めて、幾何光学に基づく方法で直接撮像しました。

鍵になったのは、 ETCC。

電子の軌跡まで測ることで、 ガンマ線がどこから来たのかを高精度に決めます。

そして、 銀河中心の陽電子消滅ガンマ線をより詳しく調べられるようになった。

その起源には、 通常の天体現象だけでなく、 暗黒物質や原始ブラックホールなどの候補もあります。

まだ答えは出ていません。

でも、

答えを見るための「新しい目」ができました。

これは大きいです。

人類が見える宇宙が、 また一つ増えました。

……この先、 何が写るんでしょうか。

こういうニュースを見ると、 本当に次の観測が待ちきれません。