天文学者が2007年に最初に高速ラジオバースト（FRB）の検出（別名、ロリマーバースト）に気付いたとき、彼らは驚かれ、興味をそそられました。ほんの数ミリ秒続くこの高エネルギーの無線パルスのバーストは、私たちの銀河の外から来ているように見えました。その時以来、天文学者は以前に記録されたデータから多くのFRBの証拠を発見し、それらの原因についてまだ推測しています。
その後の発見と研究のおかげで、天文学者はFRBが以前考えられていたよりもはるかに一般的であることを知っています。実際、ハーバードスミスソニアン天体物理学センター（CfA）の研究者チームによる新しい研究によると、FRBは観測可能な宇宙内で毎秒1回発生する可能性があります。真実であれば、FRBは宇宙の起源と進化を研究するための強力なツールになる可能性があります。
「高速電波バーストは観測可能な宇宙全体で毎秒発生する」というタイトルのこの研究は、最近発表されました 天体物理ジャーナルの手紙。この研究は、CfAの理論と計算のための研究所（ITC）のポスドク研究員でありフェローであるアナスタシアフィアルコフが主導しました。彼女には、ITCのディレクターであるアブラハムローブ教授とハーバード大学のフランクB.ベアードジュニア科学教授が加わりました。
前述のように、FRBは最初に発見されて以来、謎のままです。それらの原因が不明のままであるだけでなく、それらの真の性質についての多くはまだ理解されていません。フィアコフ博士が電子メールでSpace Magazineに伝えたように：
「FRB（または高速無線バースト）は、不確定な性質の天体物理学的信号です。観測されたバーストは、（GHz周波数で）電磁スペクトルの無線部分にある短い（またはミリ秒の持続時間）明るいパルスです。これまでに24のバーストしか観測されておらず、どの物理プロセスがそれらをトリガーするかはまだはっきりしていません。最ももっともらしい説明は、それらが磁化された中性子星を回転させることによって発射されるということです。しかし、この理論は確認されるべきです。」
研究のために、フィアルコフとローブは、FRB 121102として知られている繰り返し高速電波バーストの複数の望遠鏡による観測に依存しました。このFRBは、プエルトリコのアレシボ電波望遠鏡を使用している研究者によって2012年に初めて観測され、以来、オーリガ星座の方向に30億光年離れた銀河から来ていることが確認されています。
それが発見されて以来、その場所からの追加のバーストが検出されており、FRB 121102は繰り返しFRBの唯一の既知の例となっています。この反復的な性質により、天文学者は他のどのFRBよりも詳細な研究を行うことができます。ローブ教授がスペースマガジンに電子メールで伝えたように、これらの理由や他の理由により、それは彼らの研究にとって理想的なターゲットになりました。
「FRB 121102は、ホスト銀河と距離が特定された唯一のFRBです。また、これまでに何百ものFRBが検出された唯一の反復FRBソースでもあります。そのFRBの無線スペクトラムは、特徴的な周波数に集中しており、非常に広い帯域をカバーしていません。これを見つけるには、電波観測所を周波数に合わせる必要があるため、このようなFRBの検出可能性に重要な影響があります。」
FRB 121102について知られていることに基づいて、フィアルコフとローブは、その動作がすべてのFRBの代表であると想定して一連の計算を行いました。次に、空全体に存在するFRBの数を予測し、観測可能な宇宙内では、FRBが1秒に1回発生する可能性が高いと判断しました。フィアルコフは説明した：
「FRBが特定のタイプの銀河（たとえば、FRB 121102に類似）によって生成されると仮定すると、既存の観測を説明するために各銀河によって生成される必要があるFRBの数を計算できます（つまり、1日あたりの空ごとに2000）。この数を念頭に置いて、私たちは銀河の全人口の生成率を推測できます。この計算は、すべてのかすかなイベントを説明する場合、FRBが毎秒発生することを示しています。」
FRBの正確な性質と起源はまだ不明ですが、中性子星の回転やエイリアンインテリジェンスさえも含まれます。 – FialkovとLoebは、宇宙の構造と進化を研究するために使用できることを示しています。実際にそれらが宇宙全体でこのような規則的な頻度で発生する場合、より遠い線源が探査機として機能し、天文学者が宇宙の深さを測るのに依存することになります。
たとえば、広大な宇宙距離では、大量の干渉物質が存在するため、天文学者がビッグバンからの残留放射である宇宙マイクロ波背景（CMB）を研究することが困難になります。この介在物質の研究は、空間がどれほど密であるか（つまり、どれだけが通常の物質、暗黒物質、および暗黒エネルギーで構成されているか）、およびどれほど急速に拡大しているかの新しい推定につながる可能性があります。
そして、ローブ教授が指摘したように、FRBは宇宙の「暗黒時代」がどのように終わったかなど、宇宙論の永続的な問題を探求するためにも使用できます。
「FRBは、ソースに向かう自由電子の列を測定するために使用できます。これは、現在の宇宙における銀河間の通常物質の密度を測定するために使用できます。さらに、初期の宇宙時代のFRBを使用して、最初の星からの紫外光がビッグバンから残された水素の原始原子を構成電子と陽子に分解した時期を知ることができます。
ビッグバンから38万〜1億5000万年後に発生した「暗黒時代」は、光子と相互作用する水素原子の「霧」によって特徴付けられました。この結果、この期間の放射線は現在の装置では検出できません。現在、科学者たちは、宇宙がこれらの「暗黒時代」と、宇宙が光で満たされたときのその後の時代との間でどのように移行したかを解決することを試みています。
ビッグバンから1億5000万から10億年後に起こったこの「再イオン化」の期間は、最初の星とクエーサーが形成されたときです。一般に、宇宙の最初の星からのUV光は、水素ガスをイオン化するために外に向かって移動したと考えられています（そのため、霧を取り除きます）。最近の研究では、初期の宇宙に存在していたブラックホールが、この電離放射線を逃がすのに必要な「風」を生み出したことも示唆しています。
この目的のために、FRBを使用して宇宙のこの初期の期間を調査し、何がこの「霧」を壊し、光を逃がすかを決定することができます。非常に離れたFRBを研究することで、科学者はこの「再イオン化」のプロセスがどこで、いつ、どのように発生したかを研究することができます。先を見据えて、フィアルコフとローブは、将来の電波望遠鏡がどのように多くのFRBを発見できるかを説明しました。
「スクエアキロメーターアレイのような将来の電波観測所は、観測可能な宇宙の端にある第1世代の銀河からのFRBを検出するのに十分な感度があります」とローブ教授は述べました。 「私たちの研究は、幼児の宇宙で最初に点灯した電波の最初の閃光の数と特性の最初の見積もりを提供します。」
そして、最近運用を開始したブリティッシュコロンビア州のドミニオン電波天文台にあるカナダの水素強度マッピング実験（CHIME）があります。これらの機器や他の機器は、FRBを検出するための強力なツールとして機能します。FRBを使用すると、以前には見えなかった時間と空間の領域を表示し、最も深い宇宙論の謎を解くことができます。
「（既存の望遠鏡よりもはるかに優れた感度を持つ）次世代の望遠鏡は、今日観測されているものよりもはるかに多くのFRBを見ることが期待されている」とフィアルコフ博士は述べた。 「これにより、FRBの母集団を特徴付け、その起源を特定することができます。 FRBの性質を理解することは、大きな進歩です。これらのソースの特性がわかったら、FRBを宇宙ビーコンとして使用して、宇宙を探索できます。 1つのアプリケーションは、再イオン化の歴史を研究することです（銀河間ガスが星によってイオン化されたときの宇宙の相転移）。」
それは、自然の宇宙現象を研究ツールとして使用することで生まれた考えです。その点では、FRBを使用して空間内の最も遠いオブジェクトを（そして可能な限り過去に遡って）プローブすることは、ナビゲーションビーコンとしてクエーサーを使用するようなものです。結局のところ、宇宙に関する知識を進歩させることで、宇宙をさらに探索することができます。
