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2013年2月16日 (土)

宇宙線陽子の生成源を特定

平成25年2月15日
宇宙航空研究開発機構
京都大学
広島大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡を用いた
観測によって、宇宙線陽子が超新星残骸で
生成することの決定的な証拠が見つかり
ました。
 
 この発見は、米国科学誌「サイエンス」
2月15日発行号に掲載されました。
 
 宇宙から地球にやってくる宇宙線
(一次宇宙線)の大部分(90%)は陽子で、
9%がヘリウムをはじめとする原子核
(以下、陽子と原子核の成分を合わせて
陽子成分と呼びます。)、
そして、1%が電子です。
 
 一次宇宙線の大部分は、銀河系内の
超新星の爆発に由来するのではないかと
考えられてきましたが、観測的な裏付け
はありませんでした。
 
 最近の観測によって、宇宙線の電子成分
の源が超新星残骸であるということが
ようやく突き止められました。
 
 地球に降り注ぐ宇宙線の大部分を占める
陽子成分についても、超新星残骸で生成
されているという示唆はありましたが、
決定的な証拠は得られていませんでした。
 
 この問題の解決には、高エネルギー
ガンマ線の観測が重要な役割を果たします。
 
 というのも、高エネルギーの陽子や
原子核が周囲のガスと衝突すると
「中性パイ中間子(*1)」が生成し、
それがすぐに崩壊して特有なエネルギーの
ガンマ線を出すからです。
 
 超新星残骸からこの特徴的な放射が
観測されれば、それは宇宙線の陽子成分が
超新星残骸で生成することの決定的な証拠
となるのです。
 
 フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡は、
まさに、中性パイ中間子からの特徴的な
放射が現れると予測されている
エネルギー帯域に感度を持ちます。
 
 京都大学の田中孝明助教をはじめとする
フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡のチームは、
ふたご座の方向にあるIC 443(図1)と
わし座の方向にあるW44(図2)という2つの
超新星残骸について、2008年の観測開始から
2012年までの約4年間の観測データを解析
しました。
 
 図3に得られたガンマ線スペクトルを
示します。
 
 いずれの超新星残骸についても、
低エネルギー側でエネルギーフラックスが
急激に小さくなっており、中性パイ中間子
が崩壊することによる放射であると
結論付けることができました。
 
 1912年の発見から百余年、ついに
宇宙線陽子の源が特定されたのです。
 
 この成果は、フェルミ・ガンマ線
宇宙望遠鏡のデータ解析方法の改良や
較正の精度向上などが進んだことで、
はじめて可能となりました。
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 宇宙線の大部分は陽子成分なんですね。
 知りませんでした。
 
>1912年の発見から百余年、
>ついに宇宙線陽子の源が特定
>されたのです。
 
 ずいぶん時間がかかりましたが素晴らしい
成果だと思います。
 地道な努力が実を結んだと言う所ですね。

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