変動周期「23時間56分」で宇宙から届く謎の電波の正体はなんだったのか？偶然が生み出した天文学「電波天文学」
時空の歪みとして捉えられた謎の重力波の存在。世界に衝撃を与えたこの観測事実から宇宙誕生に迫る最新の宇宙論を紹介する話題の書籍『宇宙はいかに始まったのか ナノヘルツ重力波と宇宙誕生の物理学』。この記事では観測された謎の重力波「ナノヘルツ重力波」の正体に迫るため、その観測手法のもととなった電波天文学について紹介します。実は、電波天文学はまったくの偶然によって始まったものなのです！ 【写真】謎の「ナノヘルツ重力波」の存在。衝撃の観測報告と「時空の歪み」の原因は？ *本記事は、『宇宙はいかに始まったのか』(ブルーバックス)を再構成・再編集したものです。
電波天文学の前夜。ジャンスキーの偶然の発見
実は、電波天文学の始まりは天文学者による研究ではありませんでした。これは、米国の電波技術者のカール・ジャンスキーの偶然の発見によるものです。 当時、ジャンスキーが勤務していたのは米国のベル研究所でした。ベル研究所は、発明家グラハム・ベルが創設したボルタ研究所に起源をもつ電気技術、とくに電話に関わる技術開発で優れた実績をあげた研究所です。 大学卒業後の1928年にベル研究所に入所したジャンスキーは、電波の研究に取り組み、屋外に受信機を設置し、あらゆる方向からの電波信号を片っ端から記録しました。彼は、検出した電波雑音を3種類に分類しました。 それが、近隣の雷、遠方の雷、そして未知の信号です。
未知の電波信号と「太陽起源説」
彼はそのうちの未知の信号を分析しました。そして、未知の信号が1日周期で変動していることに気づきます。 彼は当初この信号の正体を、太陽が出している電波を地球の自転によって1日周期で受信しているものだと解釈しました。これは「太陽起源説」とよばれました。 その後、より精密に測定したところ、その未知の電波信号の変動周期は、正確には23時間56分であることが判明しました。 太陽起源説が正しければ、ピッタリ24時間でなければなりません。したがって、太陽起源説は棄却されました。 ここで、この1日が24時間というのは、太陽日(たいようじつ)とよばれるものです。 時間の定義には、太陽の動きに基づく太陽時(たいようじ)があり、ある地上の場所で太陽高度が最も高くなった瞬間から、翌日に再び最も高い位置にくる瞬間までの時間間隔を太陽日とよび、これが24時間の由来です。 しかし、夜空に輝く恒星のみかけの運動は、太陽のものとは少し異なっています。これは、地球が太陽の周りを公転運動するためです。地球が公転運動するため、太陽がふたたび最も高い位置に見えるためには、地球の自転1回分より少しばかり余分に回転する必要があるのです。 つまり、24時間の間に地球は1回転より少し多く回転しているのです。 一方、多くの恒星は非常に遠くにあるため、地球の公転による見かけの位置のずれも非常に小さいものです。 よって、地球の公転は、恒星の見かけの高度が最高点に到達してから再び最高点に戻るまでの時間間隔にほとんど影響しません。この時間間隔は「恒星日(こうせいび)」とよばれ、これこそが約23時間56分なのです。
