オーストラリアの国立科学機関である連邦科学産業研究機構（CSIRO）と平方キロメートルアレイ国際天文台（SKAO）は共同で、これまでで最も詳細かつ最大の宇宙磁場の地図を発表し、本来「目に見えない」宇宙磁場の構造を前例のない詳細さで示した。 SPICE-RACSと呼ばれるこの新しい地図は、これまでの同種の研究をすべて合わせた面積の5倍の面積をカバーしており、宇宙でエネルギーがどのように分布し輸送されるかを理解する上で重要なマイルストーンと考えられている。

新しい結果は、西オーストラリア州のインヤリマンハ イルガリ ブンダラ (ASKAP 運用基地) にある ASKAP 電波望遠鏡に基づいています。この施設は CSIRO の一部であり、ASKAP 高速連続測量 (RACS) で空の広範囲をスキャンして無線信号を見つける役割を担っています。 2020 年には早くも ASKAP は当時最大かつ最速の電波調査を完了し、この磁場マッピングの基礎を築きました。

研究チームによると、SPICE-RACSマップは、光が磁場を通過すると偏光が反転するという物理原理に基づいているという。伝播中に宇宙のあらゆる方向からの電波信号の回転度を測定し、それをASKAPによって記録されたデータと組み合わせることで、科学者はこれらの磁場の位置と強さを推測することができます。プロジェクトリーダーの一人で現在SKAOの委託科学者であるアレック・トムソン博士は、研究者らが遠方の膨大な数の銀河を系統的に研究しながら、近くの星間物質の構造をこれほど大規模に詳細に分析することができたのは今回が初めてだと語った。

地図を構築するために、チームは RACS 調査で検出されたほぼすべての銀河からのデータを再処理しました。 「我々はRACSで検出されたすべての銀河から回転測定値を抽出し、その数は合計約400万個に達し、ASKAPからの生データを再処理して宇宙磁場のより完全な画像を取得しました」とトムソン氏は述べた。同氏の見解では、これは天の川の局所環境から遠く離れた宇宙に至る磁気構造を探索するための前例のないサンプルサイズを提供するという。

科学界は長い間、磁場が地球上と宇宙の環境を形作る上で重要な役割を果たしていると認識していましたが、磁場を直接観察することは困難でした。たとえば、地球の外側の地磁気が保護されていなければ、太陽からの高エネルギー粒子の流れ（太陽風）により、地球の居住可能性は大幅に低下します。しかし、重力や電磁放射と比較すると、宇宙規模の磁場の起源と進化については人類はいまだほとんどわかっておらず、主に観測手法によって制限されています。

SKAOの主任科学者であるナオミ・マクルーア・グリフィス教授は、過去20年間、天文学界は基本的に宇宙磁場の研究に同じ限られたデータセットに依存しており、これらのデータは南天全体をカバーするものではないと指摘した。 「今、私たちは空のより完全な眺めによって、ついに宇宙の磁気構造に関するいくつかの『大きな疑問』に答えることができるようになりました」と彼女は語った。 SPICE-RACS を使用すると、科学者は天の川とマゼラン雲などの近隣の銀河との相互作用を銀河規模で研究し、磁場が果たす役割を分析できます。

さらに重要なことは、この新しい地図は「宇宙磁場はいつ発生したのか?」という根本的な疑問の答えに役立つと期待されているということだ。マクルーア・グリフィス氏は、かつて研究者らはこうした問題を観測手法で解決するのはほぼ不可能だと信じていたが、高感度の大規模偏光調査の出現により、「この見方はもはや真実ではない」と述べた。さまざまな時間およびさまざまな距離での銀河の磁場の特性を数えることにより、研究者は宇宙の歴史における磁場の生成と進化の軌跡を再構築する機会を得ることができます。

データの公開に加えて、CSIRO は関連するデータセットも世界中の科学研究者がオープン形式で利用できるようにします。このプロジェクトに携わるCSIROの天文学者ティム・ガルビン氏は、これらのリソースは、独立した研究のためでも、既存の結果の再現のためでも、どのチームも自由にアクセスできると述べた。同氏は、オープンデータはより多くの研究チームが新たな科学的問題を探求することを容易にするだけでなく、科学研究における「再現性」という中心原則の強化にも役立つと強調した。

したがって、CSIRO のデータ ポータル プラットフォームは、専門の研究者だけでなく、天文学や科学のデータに興味がある一般の人々による詳細な調査も歓迎する重要な科学研究インフラストラクチャとみなされています。ガルビン氏は、複数の研究チームが現在このプロジェクトのデータに取り組んでおり、新たな結果を生み出し続けており、このリソースライブラリの科学的価値がさらに証明されていると指摘した。

この研究に参加する国際協力チームは「宇宙磁気偏光探査（POSSUM）」協力グループと呼ばれ、多国籍の研究機関で構成されている。 SPICE-RACS は現在利用可能な宇宙磁場の最も包括的なマップの 1 つであると考えられていますが、研究チームは、これは大規模で高精度の観測に向けた将来の計画の出発点にすぎないと強調しています。平方キロメートルアレイ望遠鏡などの新世代の無線施設が本格的に稼働するにつれ、宇宙の隠された磁気構造に関する人類の「地図」は拡大し、更新され続けることが予想されます。

報告によると、この研究の結果はオーストラリア天文学協会の出版物に受理されましたが、査読プロセスはまだ完了していません。研究チームとCSIROはプレスリリースで、今後もデータと手法の改善を続け、宇宙磁場と宇宙の進化におけるその役割についての人類の理解を深めるために、世界の科学研究コミュニティがこれに基づいてさらに多くの質問と説明を提起することを期待していると述べた。