Research press release

ナノダイヤモンドを伴った宇宙の特異なマイクロ波放射

Nature Astronomy

AME in the sky with nanodiamonds

星の周囲に発見されたナノメートルサイズの回転するダイヤモンドが、特異な電波周波数の放射源であることを明らかにした論文が、今週掲載される。

特異なマイクロ波放射(AME)は、20世紀後半から21世紀にかけての宇宙マイクロ波背景放射の観測中に、予想外に発見された。AMEは、10~60ギガヘルツの周波数で観測され、前景に存在する物体の影響として大規模に見られる。

AMEは当初、多環芳香族炭化水素でできた高速回転する塵粒子によって生じると考えられた。しかし、最近の研究によって、AMEと銀河系におけるこれらの塵粒子の凝集との位置的な相互相関が否定され、この理論に疑いが投げ掛けられた。

Jane Greavesらは、3種類の異なる電波望遠鏡を用いて、14の高温な若い星系の原始惑星系円盤を観測し、付随物ではなく、円盤自体からの放射を注意深く抽出した。その結果、3つの星系からAMEが放射されていることが確認された。これまでの近赤外線での研究によると、水素化ナノダイヤモンドが存在することが知られている星系はこの3つだけである。著者らは、AMEを放射し、かつ水素化ナノダイヤモンドが存在するという2つの条件がそろう可能性は、0.003%であると算出した。

ナノダイヤモンドは、地球上で見られる隕石や、今回の研究で観測された星よりもかなり暗い太陽の周辺で起こった惑星形成過程の残骸の一般的な成分である。宇宙には太陽のような星はたくさんあるため、ナノダイヤモンドも星の周囲にありふれていると考えられるが、今回の研究では、ナノダイヤモンドを見て、星が明るく輝いているときにナノダイヤモンドとAMEの関連性を確認したのみである。

Nanometre-sized spinning diamonds found around stars are the source of an unusual radio-frequency emission, reports a paper published online this week in Nature Astronomy.

The anomalous microwave emission (AME) was an unexpected discovery during observations of the cosmic microwave background in the late 20th and early 21st centuries. AME, observed in the 10-60 GHz frequency range, is seen on a large scale as foreground contamination.

Initially, the emission was thought to be generated by rapidly spinning dust grains made of polycyclic aromatic hydrocarbons. However, recent positional cross-correlations of AME and concentrations of these dust grains in our Galaxy came back negative, bringing this theory into doubt.

Jane Greaves and colleagues observed the protoplanetary disks of 14 hot, young star systems using three different radio telescopes, being careful to isolate emission from the disks themselves, and not any incidental material. The authors saw AME emanating from three systems. These are the only systems known to host hydrogenated nanodiamonds, according to previous near-infrared studies. The authors calculate the probability of these two associations being a coincidence to be 0.003%.

Nanodiamonds are common components of meteorites found on Earth and relics of the planet-forming process that occurred around our Sun, a much dimmer star than those observed by the authors. Since stars like our Sun are common, nanodiamonds are also likely to be common around stars, but we can only see them, and their associated AME, when the stars shine brightly.

doi: 10.1038/s41550-018-0495-z

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