中国の科学者が天の川の起源を高エネルギー宇宙線に特定

彼らは、太陽系の約1000万倍の大きさである泡のような構造の存在が、高エネルギーガンマ線の起源に関するこれまでの理論に反して、天の川銀河内でどのように発生したのかを説明できる可能性があると述べた。

「これは確認された最初の宇宙線超加速器だ」と責任著者で中国科学院高エネルギー物理研究所教授のカオ・チェン氏は国営新華社通信に語った。

宇宙線は、ほぼ光の速度で空間を移動する荷電粒子です。 それらは 100 年以上前に発見されましたが、科学者たちは地球に到達する光線がどのように形成され、どこから発生するのかをまだ解明していません。

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これまでの宇宙線のエネルギー スペクトルでは、1 ペタ電子ボルト (PeV) のエネルギー レベルに変曲点が示されており、グラフの形状から「ニー」と呼ばれていました。

曹氏は四川ニュースネットワークに対し、エネルギーが1PeV以下の宇宙線は天の川銀河内から発生すると考えられているが、これより高いエネルギーの宇宙線は銀河系外から発生すると考えられると語った。

しかし、2020年にLassoは、はくちょう座からの1 PeVを超えるエネルギーを持つ宇宙線によって生成された非常に高エネルギーの光子を検出しました。 最新の論文では、これらの光線がどのように形成されたかを詳しく説明しています。

研究者らは、はくちょう座と呼ばれるこの星座の星形成領域に泡のような構造があることを発見した。

研究チームは、バブルの中心で、はくちょう座OB2と呼ばれる巨大な星団を特定した。この星団には多くの熱い若い星が含まれており、中には表面温度が摂氏3万5000度を超えるものもある。これは宇宙線超加速器である可能性がある。

この論文によると、気泡の構造とエネルギースペクトルは「核内に粒子加速器が存在すると仮定することによって合理的に再現される」という。

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宇宙線加速器は、10～25 PeVのエネルギーで宇宙線を星間空間に送り込むことができ、これが星間ガスと衝突して1 PeV以上のエネルギーの観測光子を生成します。

曹氏は四川ニュースネットワークに対し、この星団内の星々の放射線強度は「太陽の放射線強度の1億倍から100万倍」であると語った。 放射圧によって星の表面から吹き飛ばされた物質は高速の風を生み出し、星間物質と衝突して粒子加速器を形成します。

「加速器が形成された後、陽子が支配する微細な粒子は非常に高いエネルギーまで加速され、それが地球上で観測される宇宙線になります」と曹氏は述べた。

研究者らは、気泡構造を取り囲むガスが、星間空間の高エネルギー粒子の加速によって発生するガンマ線の強度に関係していることを発見した。

「私たちの銀河系のすべての宇宙線源には、そのような宇宙線の泡やハローがあるという強い仮定がある」と研究者らは論文に書いている。

曹氏は四川ニュースネットワークに対し、宇宙線の伝播速度は予想よりはるかに遅く、これまで考えられていたよりも100倍低く、研究者らがバブルを観察できるようになったと語った。

同氏は新華社の報道で、「観測時間が長くなるにつれて、Lassoはより多くの宇宙線超加速器を検出すると予想される」と述べた。 曹氏は、さらなる発見によって「宇宙線の起源に関する1世紀にわたる謎が解決される」ことを期待していると付け加えた。

イタリア国立天体物理学研究所の天体物理学者エレナ・アマト氏は、この発見は「銀河内の宇宙線の輸送に関する我々の記述に非常に関連した結果をもたらす」と述べた。