LOFAR DR3サーベイ、1,370万個の電波源を検出

Low Frequency Array (LOFAR) を使用する天文学者の国際チームが、これまでに作成された中で最も詳細な低周波電波天体図を公開し、過去最多となる 1,370万件の宇宙電波源 を特定した。2026年2月23日に公開された LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3) は、観測可能な宇宙全体にわたる 活動的に成長している超大質量ブラックホール のかつてない統計データを提供している。ASTRON および Leiden University の Timothy Shimwell が主導したこの記念碑的な成果は、10年以上にわたる観測とデータ処理の賜物であり、従来の光学望遠鏡とは著しく異なる宇宙の姿を提示している。

LOFAR DR3サーベイでは、いくつの電波源が検出されたのか？

LOFAR DR3サーベイは、約1,370万件の宇宙電波源を検出し、具体的には高解像度のストークス・モザイクから13,664,379個の個別の天体をカタログ化した。 このデータリリースは、北天の広大な範囲をカバーする、現在までで最も包括的な低周波サーベイであり、従来の精度の低い機器では見えなかった何百万もの 超大質量ブラックホール や星形成銀河を明らかにしている。

このサーベイの規模は、オランダにある 38のLOFARステーション と、イギリス、ドイツ、フランス、イタリアを含むヨーロッパ全土に広がる 14の国際ステーション からなる巨大な分散ネットワークの成果である。約 2,000キロメートル に及ぶ基線を利用することで、このアレイは従来の低周波電波天文学のあらゆる試みを凌駕する解像度と感度を達成している。これにより、研究者は個々の ブラックホール のジェットと、遠く離れた銀河団からの拡散放射を区別することが可能になり、高エネルギー宇宙の忠実度の高いロードマップを提供している。

LOFARの文脈における「活動的に成長している」ブラックホールとは何か？

LOFARの文脈において、「活動的に成長している」ブラックホールとは、現在物質を降着させている超大質量天体のことであり、その過程で強力な相対論的ジェットを放出する。 これらのジェットは粒子を光速に近い速度まで加速させ、磁場の中をらせん状に進ませることで、LOFARが数百万光年離れた銀河間空間を超えて検出できる低周波電波を放出させる。

University of Hertfordshire の Martin Hardcastle によれば、これらの電波図によって科学者はさまざまな進化段階にある ブラックホール を観察できるという。宇宙塵によって遮られる可能性のある可視光とは異なり、電波はこれらの障壁を通り抜けるため、ブラックホール とそのホスト銀河との相互作用を明らかにすることができる。このサーベイでは、若くコンパクトな天体から、放出構造が巨大な規模にまで拡大し、周囲の環境を作り変えている古代の電波銀河まで、多種多様な系が特定されており、これらの宇宙の巨人が環境にどのように影響を与えるかについての我々の理解を塗り替えつつある。

なぜLOFAR電波天体サーベイは宇宙の理解に不可欠なのか？

LOFAR電波天体サーベイが極めて重要である理由は、深宇宙における相対論的粒子と磁場をマッピングすることで、宇宙を流れるエネルギーの動きを追跡できるからである。 120〜168 MHzの周波数で北天の88%を捉えることにより、衝突する銀河団、かすかな超新星残骸、系外惑星 とそのホスト星との間の磁気的相互作用といった、捉えがたい現象を明らかにしている。

銀河団の研究は、特に LoTSS-DR3 のデータから大きな恩恵を受けている。ボローニャの INAF の Andrea Botteon は、今回の天体図によって、数百万光年にわたる領域で粒子加速を引き起こす巨大な衝撃波や乱流が露わになったと報告している。これらの発見は、こうした高エネルギープロセスが、以前の理論よりもはるかに一般的であることを示唆している。LOFARは均一で深いサーベイを提供することで、天文学者が個々の 超大質量ブラックホール の特性を宇宙網（コスミック・ウェブ）の広大な構造と結びつけることを可能にし、宇宙進化の全体像を提供している。

大気と計算上の課題の克服

この規模の科学的進歩には、地球の電離層 による歪みの影響を軽減するための重要な技術的突破口が必要であった。上層大気のこの帯電した層は、低周波電波に対して曇りガラスのレンズのように作用し、入ってくる信号を屈曲させ、ぼやけさせてしまう。Paris Observatory のアルゴリズム専門家、Cyril Tasse は、今回のリリースで見られる鮮明で安定した画像を実現するために、校正および画像化技術の改良に長年を費やした。これらの新しいソフトウェア・パイプラインにより、望遠鏡は空の広大なエリアにわたって高い角解像度を維持できるようになり、最も遠い ブラックホール であっても焦点が合った状態を保つことが保証されている。

アレイによって生成される膨大なデータ量は、国際協力チームにとって二番目の、同様に困難な課題を突きつけた。Thuringian State Observatory の Alexander Drabent は、このプロジェクトで 18.6ペタバイト の生データを処理し、2,000万コア時間 以上の計算時間を必要としたと述べている。この取り組みには、アーカイブから13,000時間の観測データを抽出し、計算負荷を複数のハイパフォーマンス計算施設に分散させることが含まれていた。このような偉業は、10カ国の資源を結集した LOFAR European Research Infrastructure Consortium (ERIC) を通じてのみ可能となった。

電波天文学の未来への示唆

LoTSS-DR3 のリリースは天体物理学の転換点となり、将来のさらに感度の高いサーベイへの道を開くものである。提携チームはすでに LOFAR 2.0 へのアップグレードに移行しており、これによりサーベイ速度は2倍になり、解像度も大幅に向上する見込みである。このアップグレードにより、既存のデータをさらに詳細に再処理することが可能になり、ブラックホール ジェットの内部構造や、初期宇宙における銀河形成の最初期の段階が明らかになる可能性がある。

Square Kilometre Array Observatory (SKAO) の科学者である Wendy Williams は、このデータリリースが次世代の望遠鏡にとってのロードマップとなる画期的な出来事であると強調している。今後数年以内にSKAが運用を開始するにあたり、LOFARの ブラックホール 統計から得られた知見は、宇宙の歴史をさらに深く探るための校正において不可欠なものとなるだろう。現時点では、このサーベイで特定された1,370万件の電波源は、何十億年にもわたって宇宙を形作ってきたエネルギーの力を理解しようとする天文学者にとって、主要なデータセットであり続ける。

• データリリース： LOFAR Two-metre Sky Survey Data Release 3 (LoTSS-DR3)
• 総電波源数： 13,664,379個の電波放出天体
• 処理負荷： 18.6ペタバイト、2,000万コア時間以上
• 主要機関： ASTRON、Leiden University、University of Hertfordshire、INAF、Paris Observatory
• 主な発見： 超大質量ブラックホールのジェット、銀河団の衝撃波、および系外惑星の電波シグナル