天文学者は、高エネルギー宇宙線が銀河系のどこで発生するのか長い間疑問に思ってきました。 天文台の助けを借りた新しい観測 高地水チェレンコフ実験 (HAWC) は、ほぼ不可能な候補を発見しました。それ以外の場合、巨大な分子雲は一般的な現象です。
宇宙線は光線ではなく、ほぼ光速で宇宙を移動する小さな粒子です。 それらは、電子、陽子、またはより重い元素のイオンでさえ構成できます。 それらは、超新星爆発から星の合体まで、さらにはブラックホールがガスを吸い込むときでさえ、宇宙全体のあらゆる種類の高エネルギープロセスで作成されます. 宇宙線にはさまざまなエネルギーがあり、一般的に言えば、高エネルギーの宇宙線は低エネルギーの宇宙線ほど一般的ではありません。 この比率は、特定のエネルギー (10^15 電子ボルト) でわずかに変化します。これは「ニー」と呼ばれます。 電子ボルト (eV) は、素粒子物理学者がエネルギー レベルを測定する方法です。 比較のために、地球上で最も強力な粒子コライダーであるラージ ハドロン コライダーは 13×10^12 eV に達することができ、これはしばしば 13 テラ電子ボルトまたは 13 TeV として表されます。
10-15 eV を超えるエネルギーを持つ宇宙線は、予想よりもはるかにまれです。 これにより、天文学者は、このエネルギーレベル以上の宇宙線は銀河の外から来ると信じるようになりましたが、天の川のプロセスは10-15 eVまでの宇宙線を生成することができます. これらの宇宙線を作り出しているものは何であれ、「ペタ」範囲にあるため、銀河を歩き回る自然な「ペバトロン」である、私たちの最高の粒子加速器よりも 1000 倍以上強力です。
ミッションはシンプルです。天の川銀河で PEV スケールの宇宙線源を見つけることです。 しかし、それらのエネルギーにもかかわらず、それらの起源を特定することは困難です. これは、宇宙線が荷電粒子で構成されており、星間空間を移動する荷電粒子が銀河の磁場に反応するためです。 そのため、高エネルギーの宇宙線が空の特定の方向からやってくるのを見るとき、それが実際にどこから来たのか、実際にはわかりません. しかし、宇宙線を直接探す代わりに、その親戚を探すことができます。
宇宙線が星間ガスの雲に偶然衝突すると、高エネルギーの放射線であるガンマ線を放出することがあります。 これらのガンマ線は銀河を直線的に通過するため、その起源を直接特定することができます。 したがって、強力なガンマ線源が見られる場合は、近くの PEV 宇宙線源を探すことができます。
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この方法は、メキシコ中南部のシエラ ネグラ火山にある HAWC を使用する研究者グループによって使用されました。 HAWC は、超純水で満たされたタンクの隣で空を「見つめる」。 高エネルギー粒子または放射線が貯留層に当たると、それらは青い光の閃光を放ち、天文学者は空のソースを追跡できます。
ジャーナル arXiv で最近発表された論文の詳細では、天文学者は、さらに強力な宇宙線 (PEV スケールに到達する種類の宇宙線) によってのみ生成される 200 TeV を超えるガンマ線の発生源を特定しました。 HAWC J1825-134 と名付けられたソースは、銀河のほぼ中心に向かって位置しています。 HAWC J1825-134 は、何らかの未知の宇宙線源によって照らされた明るいガンマ線パッチとして私たちに見えます – おそらく天の川で最も強力な既知の宇宙線源です。
HAWC J1825-134 から数千光年以内に複数の一般的な高エネルギー宇宙線源の疑いがありますが、信号を簡単に説明できるものはありません。 たとえば、銀河の中心自体が強力な宇宙線の発生源として知られていますが、これらの測定に関連するには HAWC J1825-134 からは遠すぎます。 いくつかの超新星残骸があり、超新星は間違いなく非常に強力です。 しかし、HAWC J1825-134 の領域にあるすべての超新星は、ずっと前に爆発しました。これらの高エネルギー宇宙線を現在生成するには、あまりにも昔のことです。
パルサー (大質量星のコアの高密度で急速に回転する残骸) も大量の宇宙線を生成します。 しかし、それらもまた、ガンマ放射線の発生源 (パルサーから来る電子と陽子のエネルギー) からあまりにも遠くにあり、ガンマ放射線が放出される場所まで何千光年も移動するには十分な高さではありません。
驚くべきことに、これらの記録破りの宇宙線の源は、巨大な分子雲にほかならないことが判明しました。 これらの雲は、銀河を歩き回る塵とガスで満たされた巨大で不器用な生き物です。 収縮して星になることもありますが、そうでなければ、何十億年もの間、静止したまま緩んでいる可能性があります。
雲の複合体の内部には、生まれたばかりの星のクラスターがありますが、最も幻想的で最も大きな若い星でさえ、そのような宇宙線を発射するほど強力であるとは考えられていません. 研究者たち自身も、この雲がどのようにそれを行っているのかはわからないと認めていますが、どういうわけか、誰も注意を払っていないときに、銀河全体で最も強力な粒子のいくつかを生成しました.
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