この画像を大きなサイズで見るフランスやドイツの天文学者たちが、、地球の大気圏に突入した、これまででもっとも高エネルギーな宇宙線を検出することに成功したそうだ。
現時点で、そうした膨大なエネルギーがどこからやってきたのか詳しいことはわからない。
だが、今回明らかになった「宇宙線電子」のエネルギー分布によるなら、その発生源はごく少数であり、しかも太陽系から最大でも数千光年と、宇宙的にはかなり近くにあると推測されている。
地球に降り注ぐ高エネルギーはどこからやってきたのか？
宇宙は多種多様なエネルギー源で満ちている。
たとえば超新星の残骸・パルサー・活動銀河核といった極端な天体が放つ「荷電粒子」や「ガンマ線」のエネルギーは、星の核融合によって作られるエネルギーを何桁も上回るほど強力なものだ。
ここ地球でも検出できるガンマ線は、そうしたエネルギー源についてさまざまなことを伝えてくれる。なぜなら、ガンマ線は宇宙を旅しても乱されることがないからだ。
ところが荷電粒子、すなわち宇宙線となると、そこまですんなりとはいかない。宇宙のあちこちに存在する磁場によって乱されてしまうのだ。そのせいで、あらゆる方向から地球に飛んでくる。
さらに荷電粒子は、光や磁場の影響でエネルギーをも失ってしまう。しかもこのエネルギー損失は、1テラ電子ボルト（可視光のエネルギーの1兆倍）を超える宇宙線電子（電子と陽電子）ほど大きい。
そのせいで、荷電粒子が宇宙のどこからやってきたのか正確に特定することはできない。
それでも、これを検出できれば、地球のそばに天然の宇宙線粒子加速器があるだろうことを示すはっきりとしたサインになる。
そう、検出できればの話だ。なにしろ数テラ電子ボルトのエネルギーを持つ宇宙線電子の検出はとびきり難しいのだ。そうした荷電粒子は、エネルギーが高いほど珍しくなる。
だから1m2程度の面積で粒子をキャッチするしかない宇宙の観測機では、そう滅多なことでは検出できない。
一方、もっと大きな集光鏡を持つ地上ベースの観測機にも難点がある。
それは、そうした観測機が検出するのが、地球の大気に降り注いだ宇宙線によって発生する粒子のシャワー（チェレンコフ放射）であることだ。
つまり間接的に宇宙線電子を観測するわけだが、それだともっと普通にやってくる宇宙線陽子や宇宙線核で生じたチェレンコフ放射の光と区別しにくいのだ。
この画像を大きなサイズで見る宇宙線電子最高エネルギー帯のデータを検出
ナミビアにあるヘス望遠鏡もまた、5基の大型望遠鏡によってそうした微弱なチェレンコフ光を観測している。
ヘス望遠鏡の主な目的はガンマ線の観測を通じてその発生源を調べることだ。
だが、フランス国立科学研究センターやマックス・プランク核物理研究所の研究チームは、10年分もの膨大なデータを強力なアルゴリズムにかけて宇宙線電子のデータを抽出できないか試してみた。
それによって史上初めて取得されたのが、最大40テラ電子ボルトにも達する宇宙線電子最高エネルギー帯のデータだ。
この結果、宇宙線電子のエネルギー分布を驚くほどはっきりと描けるようになった。
この画像を大きなサイズで見る冒頭で述べたように、それら宇宙線電子がどこからやってきたのか詳しい場所はわからない。
だが、少なくとも、太陽系の近くにあるごく少数の発生源からやってきただろうとは推測できるという。
その距離は最大でも数千光年以内…銀河の大きさに比べれば、かなり短い距離ということになる。
今回測定されたほとんど未観測だったエネルギー領域のデータは、近隣の宇宙がどのようなものなのか理解する手がかりになるだけでなく、今後数年間の基準になる可能性が高いそうだ。
この研究は『Physical Review Letters』（2024年11月25日付）に掲載された。
References: H.E.S.S. collaboration detects the most energetic cosmic-ray electrons and positrons ever observed | CNRS
ゲッター線定期
1Tev ってことは 10^12eV でエネルギーは物質等価らしいので調べてみると 1g は 5.60959×10^32eV だから、物質ができている現場から飛んできているのかもですね。 まぁ桁としてはまだまだ遠いですけど。