天の川銀河のいくつかの領域でのみ発見された、異常にかすかなマイクロ波放射の発生源が、ナノダイヤモンドの塵の微小な粒子にまで遡った。
月曜日にネイチャー・アストロノミー誌に掲載された論文は、異常マイクロ波放射（AME）の謎を解き明かした。この現象は、科学者たちがビッグバンの名残である宇宙マイクロ波背景放射の探査を始めた20世紀後半から21世紀初頭にかけて初めて発見された。
彼らは10～60GHzの周波数で放射される信号を発見し、それを測定に混入するノイズの一種だと考えた。当初、彼らはこの放射は宇宙空間に散在する回転する多環芳香族炭化水素（PAH）分子から発生していると考えていた。
「このマイクロ波光の原因が何らかの粒子であることはわかっているものの、その正確な発生源は20年近く前に初めて検出されて以来、謎のままだった」と、論文の主執筆者でカーディフ大学の天文学者ジェーン・グリーブス氏は語った。
しかし、研究者たちは今やこの問題を解決したと考えている。PAHsの代わりに、回転する水素化ナノダイヤモンドの粒子が見つかったのだ。この粒子は非常に小さく、ほとんどの顕微鏡では見えない。
表面の炭素と水素の結合は、わずかに負と正の電荷を帯びており、電気双極子モーメントを形成しています。回転すると電磁波を放射します。その微小なサイズにより、非常に高速に回転してマイクロ波を放射することができます。
小さな物体、大きな音
研究チームは、米国にある国立科学財団のグリーンバンク望遠鏡とオーストラリア・テレスコープ・コンパクト・アレイを用いて、天の川銀河にある14個の原始星の周囲の環境を観測した。原始星円盤のうち、AMEが含まれていたのはわずか3個だけだった。
「これは原始惑星系円盤からの異常なマイクロ波放射を明確に検出した初めての事例だ」と論文の共著者でグリーンバンク天文台の天文学者デビッド・フレイヤー氏は語った。
いくつかの円盤にはPAHからの明瞭な赤外線信号が含まれていたが、AMEは含まれていなかった。AMEを含む系だけが、水素化ナノダイヤモンドを宿していた。
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「シャーロック・ホームズのように他の原因をすべて排除した結果、このマイクロ波の輝きを生み出す最有力候補は、新たに形成されたこれらの星の周囲に存在するナノダイヤモンドであると自信を持って言える」とグリーブス氏は述べた。
ナノダイヤモンドは非常に希少で、これらの原始惑星系円盤に含まれる炭素のわずか1～2%が分子の生成に利用されていると推定されています。これまでに、この種の放射線を放出する若い恒星は観測されていません。ナノダイヤモンドは、これらの高温の恒星の育成場からエネルギーを与えられた、過熱・加圧された炭素原子の蒸気の中で生成されます。
「回転するナノダイヤモンドからの信号はせいぜい弱い偏光なので、これは宇宙マイクロ波背景放射の偏光を研究する人々にとって朗報だ」と、論文の共著者でアメリカ国立電波天文台の天文学者ブライアン・メイソン氏は語った。
「これは、天文学者が、ビッグバンの遠方の残光を研究するためには除去しなければならない、私たちの銀河からの前景マイクロ波光のより良いモデルを作成できることを意味します。」®
