Wow! シグナル

「Wow! シグナル」は、天文学における最も有名な未解決問題の一つです。これは、1977年 8月15日、アメリカのオハイオ州立大学で行われていた地球外知的生命体探査（SETI）プロジェクトの観測中に捉えられた、非常に特徴的な電波信号を指します。

発見と命名

この信号を発見したのは、SETIプロジェクトに参加していた天文学者ジェリー・R・エーマン氏です。彼は、通称「ビッグイヤー」と呼ばれる電波望遠鏡を使って観測データを解析していました。そして、受信したデータの中に、他のノイズとは明らかに異なる、非常に強く、特定の周波数に集中した信号を見つけました。その信号は、まるで遠い宇宙からの人工的な通信であるかのような特徴を示しており、これに驚いたエーマン氏は、印刷された記録用紙の該当箇所を丸で囲み、感嘆を表す「Wow!」（ワオ！）という言葉を書き添えました。この出来事にちなみ、この信号は「Wow! シグナル」として広く知られるようになりました。

信号の性質と観測

Wow! シグナルは、特に狭い周波数帯に集中している点が特徴です。エーマン氏が発見時に用いた記録には、信号の強度を示す「6EQUJ5」という文字列が含まれていました。これは、電波の強さを周辺の雑音レベルと比較した無次元数で表現したものです。1から9の数字はそれぞれ10段階の強度を示し、10以上の強度はラテン文字で表されます（三十六進法）。この文字列中の「U」は、観測史上最高の強度である30以上31未満の値を示しており、いかにこの信号が強力であったかがわかります。また、望遠鏡のデータ記録上、信号が特定の周波数帯を示す一つの列にのみ表れたことから、その周波数帯域幅は10kHz未満という非常に狭い範囲に限られていたことが判明しています。

信号の具体的な周波数については、J・D・クラウス氏が1420.356MHz、エーマン氏が1420.456MHzという異なる値を示していますが、いずれも天文学において重要な意味を持つ周波数に極めて近いものです。これは、宇宙空間に最も豊富に存在する元素である中性水素が放つ電波（水素線、21cm線）の周波数、1420.406MHzです。この周波数は、宇宙空間での通信に使用される可能性が指摘されており、地球上からの人工的な電波発信が国際的に厳しく制限されている「保護されたスペクトル」帯域でもあります。

ビッグイヤー望遠鏡は地上に固定されており、地球の自転を利用して観測対象を追跡します。これにより、宇宙のある一点を約72秒間にわたって観測することができました。もし地球外から信号が送られた場合、望遠鏡の視野を横切るにつれて、信号強度は徐々に強まり、ピークに達した後、約36秒かけて弱まって消失するという、合計72秒間のパターンを示すと予測されていました。実際に観測されたWow! シグナルは予測通りの約72秒間持続し、強度変化のパターンもこの予測と一致したため、太陽系外に由来する可能性が高いと考えられています。

しかし、ビッグイヤー望遠鏡には地球の自転方向に少しずれて配置された二つの受信ホーンがありました。もし信号が継続的に発信されていたなら、最初のホーンで検出された約3分後に、追随するもう一方のホーンでも再び検出されるはずでした。ところが、そのような再検出は起こりませんでした。これは、信号が最初の検出後、3分以内に急激に消滅したか、あるいは追随ホーンが同じ方角に来るまでの間に信号の発信が始まったかのいずれかを示唆しています。

発生源の位置と再観測の困難

Wow! シグナルの正確な発生源を特定することは、望遠鏡の構造から困難が伴います。二つのホーンのどちらで信号が受信されたかが明確ではなかったため、信号の発信源の天球上の位置、特に赤経方向には不確実性が生じます。古い座標系（B1950.0）では二つの候補位置があり、新しい座標系（J2000.0）に換算しても同様に二つの候補位置が存在します。赤緯方向にも大きな誤差範囲があり、その位置は、いて座の方向、特にいて座χ星という5等星から南に約2.5度離れた領域に絞り込まれています。

この一度きりの観測以来、世界中の多くの天文学者やSETIプロジェクトが、同じ位置や周波数での再観測を試みてきました。発見者のエーマン氏自身も含む初期の試みから、ロバート・グレイ氏による大規模な観測、日本の研究者による観測など、多くの探索が行われましたが、残念ながらWow! シグナルに匹敵する、あるいは類似した信号が再び検出された例は報告されていません。この再観測の失敗が、信号の起源を特定することを極めて困難にしています。

信号の起源に関する様々な説

Wow! シグナルの起源については、いくつかの説が提唱されています。一つの可能性として、恒星間空間を伝わる電波が、惑星間物質や星間ガスなどの不均一な構造によって一時的に増幅される「シンチレーション」現象が考えられました。しかし、この現象でビッグイヤーよりはるかに高性能な望遠鏡でも検出されないような弱い信号が、ビッグイヤーで検出可能なほど増幅される可能性は低いとされています。

その他にも、自転によって定期的に電波を放出する天体（パルサーなど）の可能性、あるいは短時間で終わる突発的な宇宙現象、さらには地球外知的生命体による信号である可能性などが議論されました。発見者のエーマン氏自身は、一度きりの検出であることから、当初は地球上を起源とする信号がスペースデブリなどに反射して偶然捉えられた可能性を示唆しましたが、その後の詳細な分析で、反射説を成り立たせるには極めて非現実的な条件が必要であることが明らかになり、この説は撤回されました。

新たな探索と彗星説

2016年には、ロシアの研究者アントニオ・パリス氏が、水素ガスに囲まれた彗星が望遠鏡の視野を横切った際に発生した信号ではないかという「彗星説」を提唱しました。特に、発見当時はまだ存在が知られていなかった特定の彗星（266P/Christensenなど）が候補として挙げられました。パリス氏は、他の彗星からも同様の信号を観測したと主張しましたが、これに対しては、発見時のWow! シグナルの位置と彗星の位置が一致しないことや、彗星からの放射がWow! シグナルのような急激な変化を示す根拠がないことなど、懐疑的な意見も多く出されています。

近年では、より具体的な天体を探る試みも行われています。2020年には、スペインのアマチュア天文学者アルベルト・カバレロ氏が、Wow! シグナルの発生源候補領域内にある恒星の中から、太陽に極めてよく似た特徴を持つ恒星「2MASS 19281982-2640123」を発見し、人工的な信号の発信源として最も可能性の高い候補の一つとして発表しました。これを受けて、SETIプロジェクト「ブレイクスルー・リッスン」は、2022年にこの恒星を対象とした電波観測を行いましたが、Wow! シグナルに類似する信号は検出されませんでした。特定の候補天体を指向しての観測はこれが初めてであり、今後の探索手法に影響を与える可能性があります。

まとめ

40年以上が経過した現在でも、Wow! シグナルの正体は謎に包まれたままです。その特徴は地球外からの人工的な信号の可能性を示唆し、多くの人々の想像力をかき立てましたが、一度きりの検出であるという事実が、その起源を確定する上で最大の障害となっています。発見者のジェリー・R・エーマン氏がかつて述べたように、「不完全なデータから莫大な結論を導き出そうとすること」の難しさを改めて示す事例と言えるでしょう。Wow! シグナルは、宇宙における生命探査の壮大さと、それに伴う科学的な課題を象徴する出来事として、今なお多くの人々の関心を集めています。

（参考：映画『コンタクト』はこの信号に触発されたと言われています。）

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