天文学：宇宙からさえずるコーラス波
Nature
地球から10万キロメートル以上離れた場所で、地球の磁場に沿って整列した電磁放射のバーストである上昇調のコーラス波が検出されたことを報告する論文が、Nature に掲載される。この波は、これまでも地球に近い場所で観測されていたが、より遠方からの検出は、この現象が宇宙に広く存在し、その形成の理解に役立つ可能性を示唆している。
コーラス波は、数十分の一秒間だけ続く電磁放射のバーストであり、この波が音声信号に変換されると、鳥のさえずりに似た音となる。コーラス波は、地球の放射線帯や脈動するオーロラの形成、地球の大気圏における粒子エネルギーの蓄積において重要な役割を果たしている。これまでの研究では、コーラス波は惑星の磁気双極子場、すなわち磁場が大きな棒磁石に似た形になる場所で形成されることが示唆されていた。
Chengming LiuとJinbin Caoらは、地球から約16万5,000キロメートル離れた場所で、地球の磁場が大きく歪み、磁気双極子効果が消失する領域である地上波の磁気圏尾部中性面（terrestrial midtail neutral sheet）で、上昇調のコーラス波が観測されたことを初めて報告した。著者らは、観測された波の持続時間は0.1秒に近く、1秒あたり100ヘルツに近いさえずり率であると指摘している。これらは地球の近くで観測されたものと同様である。両地域における形成プロセスは類似しており、環境によって左右されるものではないと著者らは示唆している。また、この発見はコーラス波が宇宙のどこでも発生し得ることを示していると提案している。
著者らは、この検出は提案されている形成過程と矛盾するものの、完全に否定するものではないと指摘している。同時掲載されるNews & Views記事で、Richard Horneは、「磁場の双極子性は、コーラス波の発生（または発生すると考えられている）において重要な役割を果たしているため、著者らの観測は重要である」と述べている。この発見は、既存の理論を否定するものではないが、科学者たちはより詳細な調査を行う必要があることを意味している。さらに、Horneは次のように付け加えている。「Liuらの研究は、これらの波に対する我々の理解を深めるものであり、それによって予報能力の向上に大きく貢献するだろう。」
- Article
- Open access
- Published: 22 January 2025
Liu, C.M., Zhao, B.N., Cao, J.B. et al. Field–particle energy transfer during chorus emissions in space. Nature 637, 813–820 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08402-z
The detection of rising-tone chorus waves — bursts of electromagnetic radiation aligned with Earth’s magnetic field — more than 100,000 km from Earth, is reported in research published in Nature. The waves have previously been observed closer to Earth, but the detection from further afield suggests that the phenomena could be ubiquitous in space and may aid understanding of their formation.
Chorus waves are bursts of electromagnetic radiation lasting only a few tenths of a second, and when these waves are converted into audio signals they sound similar to birds chirping. They have a key role in the formation of Earth’s radiation belt, pulsating aurora and the deposition of particle energy in the Earth’s atmosphere. Previous research has suggested that chorus waves form in planetary magnetic dipolar fields, where the magnetic field resembles a large bar magnet.
Chengming Liu, Jinbin Cao and colleagues report the first known observation of rising-tone chorus waves around 165,000 km away from Earth in the terrestrial midtail neutral sheet, a region where Earth’s magnetic field is highly distorted and the magnetic dipolar effect is absent. The authors note that the observed waves have durations close to 0.1 seconds and have chirping rates close to 100 hertz per second, which are similar to those observed closer to Earth. They suggest that there are similar formation processes for both regions, which are not dictated by the environment, and propose that this finding indicates that chorus waves could develop anywhere in space.
The authors note that while this detection does contradict proposed formation processes, it does not fully discount them. In an accompanying News & Views, Richard Horne notes that “Their observations are important because the dipolar nature of the magnetic field has a crucial role in the way that chorus waves are generated — or thought to be generated. The discovery doesn’t rule out the existing theory…but it means that scientists need to take a closer look.” Horne adds: “Studies such as the one by Liu and colleagues enhance our understanding of these waves, which will go a long way towards improving our forecasting ability.”
doi: 10.1038/s41586-024-08402-z
「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。
