加速粒子から宇宙線へ - 次世代X線・γ線天文台を用いた銀河宇宙線生成現場の解明
【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
【研究キーワード】
宇宙線 / 超新星残骸 / プラズマ / X線宇宙物理学 / X線天文学 / 衝撃波 / プラズマ診断 / X線 / ガンマ線 / ガンマ線天文学 / 超新星 / 中性子星
【研究成果の概要】
宇宙線は我々の銀河の基本構成要素だが、発見以来100年たった現在も加速機構などの議論が続いている。星の死の際の爆発の残骸「超新星残骸」の衝撃波は効率よい加速現場であるが、加速粒子が逃亡し宇宙線になる様は未解明であった。我々は衝撃波が分子雲と衝突した際に磁場減衰が起こり宇宙線が逃亡すると同時にプラズマが急冷却されることに注目し、急冷却プラズマの緩和時間を宇宙線逃亡のストップウォッチとして測定した。15天体程度の超新星残骸で急冷却プラズマの緩和時間(X線)と残された加速粒子の最高エネルギー(ガンマ線)を比較し、高エネルギー粒子ほど早いタイムスケールで逃亡していくことを初めて観測的に示した。
【研究の社会的意義】
宇宙線は宇宙マイクロ波背景放射や星光と同程度のエネルギー密度を持つ、我々の銀河の基本構成要素の一つであり、地上でも自然放射線の3割を占める。また、最高エネルギーは10^20電子ボルトにもなり、地上の実験加速器では到底再現できない素粒子物理学の探求も可能である。宇宙線の起源の理解の最後の1ピースのひとつであった、加速粒子が加速現場から逃亡し宇宙線になる瞬間をとらえた意義は大きい。
【研究代表者】
【研究協力者】 |
| 山崎 了 | |
| 山口 弘悦 | |
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【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31
【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)