Jocelyn Bell Burnell

一九六七年八月、ケンブリッジ大学の博士課程の学生であったジョスリン・ベル・バーネルは、マラード電波天文台で、新しく建設された電波望遠鏡から得られた膨大な紙のデータを綿密に分析していました。彼女は、予想される天体ノイズの中に、奇妙な繰り返し信号を発見しました。それは、説明のつかない、一・三秒ごとに正確に脈動する、小さく規則的な「スクラフ」でした。この異常は、確立された天文学的理解に異議を唱え、宇宙の歴史を書き換え、まったく新しい天体物理学分野の予期せぬ誕生を告げることになります。

ベル・バーネルの粘り強い観測により、その信号が地球上の干渉ではないことが確認されました。一・三三七三秒ごとに正確な電波バーストを発するというその信じられないほどの規則性から、内部では「リトル・グリーン・メン」、つまり架空の異星文明について冗談めかした憶測が飛び交いました。ジョスリン・ベル・バーネル自身が後に語った有名な言葉を借りれば、初期の観測を振り返って「それは全く予期せぬことでした。それが何であるか分かりませんでした。どの教科書にも載っていませんでした」と述べています。この深い不確実性が、天文学における革命的な章の始まりを告げたのです。

チームはすぐに他の同様のパルス状の発生源を発見し、それらが宇宙起源であることを確認しました。これらの天体は異星からの信号ではなく、はるかに並外れたものでした。それは、高速で回転する中性子星だったのです。これらの信じられないほど密度の高い残骸は、大質量星の超新星爆発によって形成され、太陽の数倍の質量がわずか二十キロメートルの球体に詰め込まれています。この発見は、謎のパルスを巨大星の壊滅的な死に直接結びつけました。

中性子星は、信じられないほど強力な磁場を持っています。中性子星が回転すると、この磁場が荷電粒子を加速させ、集中した放射線ビームとして磁極から噴出させます。もし、これらの高エネルギービームのいずれかが私たちの視線を横切ると、私たちはそれを規則的な電波のパルスとして検出します。これは、遠くの灯台の光が観測者の前を断続的に横切るのを観察するのと非常によく似ています。

中性子星の密度はほとんど想像を絶するものです。その物質のたったティースプーン一杯で、何十億トンもの重さになります。これは地球上のすべての車を合わせたよりも重いのです。この極端な圧縮と、星の崩壊時の角運動量保存の法則が相まって、中性子星は驚異的な速さで回転します。しばしば一秒間に数百回も回転し、広大な星を小さく、高速で回転する宇宙のエンジンへと変貌させるのです。

これらの「パルサー」信号の規則性は驚くほど正確で、地球上の原子時計の精度に匹敵します。この揺るぎないタイミングにより、天文学者はパルサーを自然の宇宙の時計として、さまざまな用途に利用できます。例えば、最も極端な重力理論の検証から、時空を伝わる捉えどころのない重力波の検出まで、宇宙の基本的な力に関する洞察を提供しています。

ベル・バーネルの画期的な発見以来、何千ものパルサーが私たちの銀河系内外でカタログ化されてきました。それらは、極限物理学を研究し、星間物質を探査し、大質量星のライフサイクルを理解するためのユニークな実験室を提供しています。それらの存在そのものが理論的予測を裏付け、激しくエネルギーに満ちた宇宙への新たな窓を開き、恒星進化に関する私たちの理解を絶えず再構築しています。

連星系において、別のコンパクト天体の周りを公転するパルサーは、重力波によってエネルギーを失う際に、パルス周期にわずかな変化を示す。ラッセル・ハルスとジョゼフ・テイラーによるこのような連星パルサーの綿密な観測は、アインシュタインの一般相対性理論の予測である重力波の最初の間接的な証拠をもたらし、彼らは一九九三年にノーベル物理学賞を受賞した。これは、パルサーが宇宙の実験室としての役割を果たすことの証である。

ベル・バーネルの発見が持つ極めて重要な意味は、科学界によってすぐに認識されたものの、パルサー発見に対する千九百七十四年のノーベル物理学賞は、彼女の指導教官であるアントニー・ヒューイッシュとマーティン・ライルに授与されました。この見落としは、数十年にわたる議論を巻き起こし、科学における大学院生や女性の貢献の認識について重大な疑問を投げかけ、科学的功績に関する議論において極めて重要な瞬間となりました。

論争にもかかわらず、ジョスリン・ベル・バーネルの科学的功績は否定できません。彼女は輝かしいキャリアを続け、一流の宇宙物理学者となり、科学における包括性のためのたゆまぬ提唱者となりました。二千十八年には、基礎物理学特別ブレイクスルー賞を受賞し、その賞金二点三百万ドルを使って、恵まれないグループが物理学研究に参入するのを支援するための基金を設立しました。これは、科学的発見が、その本質において、多様な視点と貢献によって繁栄する集合的な人間の努力であることを証明しています。