科学者は「最高の」を検出

Jul 03, 2023

もっとウンニサ

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太陽から発せられる最高エネルギーの光が最近発見され、科学者たちは困惑しています。

この新しい発見は、ミシガン州立大学の研究者によって評価された6年間のデータに基づいています。

太陽から検出されるガンマ線として知られるこの種の光は、科学者が予想していたよりもはるかに明るいです。

「太陽は私たちが思っていた以上に驚くべきものです。 私たちはこの星を解明したと思っていたが、そうではなかった」と研究共著者のメア・ウン・ニサ氏は公式リリースで述べた。

太陽はいくつかの波長のエネルギーを放出しますが、そのうちの 1 つは約 1 電子ボルトのエネルギーを運ぶ可視光です。

1990年代以来、科学者たちは、ブラックホールや超新星からの高エネルギー宇宙線が陽子と衝突するときに、太陽からガンマ線が生成されるのではないかと推測してきた。 しかし、科学者たちは、これらのガンマ線が地球に到達することは非常にまれであるという仮説を立てました。

驚いたことに、Nisa とその同僚は、1 兆電子ボルト、つまり 1 テラ電子ボルト (つまり 1 TeV) という異常に高いエネルギーを持つガンマ線を発見しました。

「6年分のデータを調べた結果、この過剰なガンマ線が飛び出しました。 初めてそれを見たとき、私たちはこう思いました。 私たちは間違いなくこれを台無しにしてしまいました。 このようなエネルギーでは太陽がこれほど明るくなるはずがありません」とニサは言いました。

2011 年、NASA のフェルミ ガンマ線宇宙望遠鏡の到着により、10 億電子ボルトを超える膨大なエネルギーを持つガンマ線が初めて観測されました。

フェルミによる太陽のガンマ線の測定では、最大エネルギーは約 2,000 億電子ボルトであると推定されました。

新しい研究は、ガンマ線エネルギーがこの数字をはるかに超える可能性があることを示しています。 実際、それは最大約 10 TeV までの TeV 範囲にまで拡張される可能性があります。

しかし、科学者たちは、これらのガンマ線がどのようにしてそのような異常に高いエネルギーを獲得するのかまだ不明です。

ジョーダン・A・グッドマン/ウィキメディア・コモンズ

著者らによると、ガンマ線は大気中に見られる可能性のある「明らかな痕跡」を残すという。

専門の高高度水上チェレンコフ天文台 (HAWC) がこの信号を特定しました。

HAWC は従来の望遠鏡とは異なります。 300 個の巨大な水槽のネットワークを採用しており、それぞれの水槽には約 200 トンの水が蓄えられています。 このネットワークはメキシコの海抜 13,000 フィートを超える、2 つの休火山の頂上の間に位置しています。

「この有利な地点から、大気中の空気に当たるガンマ線の余波を観察することができます。 このような衝突により、いわゆる空気シャワーが発生し、肉眼では認識できない粒子爆発に似ています」とリリースでは説明されています。

シャワー粒子が HAWC のタンク内の水に到達すると、いわゆるチェレンコフ放射線が生成され、これは天文台の機器を使用して検出される可能性があります。

「現在、この発見により、答えよりも多くの疑問が生じています。 太陽科学者たちは今後、これらのガンマ線が正確にどのようにしてそのような高エネルギーを達成するのか、またこの現象において太陽の磁場がどのような役割を果たしているのかについて頭を悩ませることになるだろう。」と彼らは結論付けた。

この研究はジャーナル「Physical Review Letters」に掲載された。

研究概要:

高高度水チェレンコフ (HAWC) 観測所からの 6.1 年間のデータに基づいて、太陽円盤から TeV γ 線束 (6.3σ) が初めて検出されたことを報告します。 0.5 ～ 2.6 TeV のスペクトルはべき乗則、dN/dE=A(E/1 TeV) − γ、A=(1.6±0.3)×10−12 TeV−1 cm−2 s−1、およびγ＝３．６２±０．１４。 フラックスは、太陽活動との強い逆相関を示しています。 これらの結果は、フェルミ LAT で観測された円盤からの明るく硬い GeV 放射を拡張しており、これはおそらく太陽大気中の原子核に降り注ぐハドロン銀河宇宙線によるものと考えられます。 しかし、現在の理論モデルでは、太陽磁場がこれらの相互作用をどのように形成するかについて詳細を説明することはできません。 このように、HAWC の TeV 検出は、太陽円盤放射の謎を深めます。