天体物理学者たちは何年もの間、広大な銀河の中で、巨大なエネルギーを持つ粒子の天然加速器であるペバトロンを追跡してきました。 HAWC 宇宙放射線観測所のおかげで、それらの存在のもう一つの可能性のある痕跡が発見されました。それは、最も高いエネルギーのいくつかを持つ光子です。 しかし、特に重要なことは、今回は高エネルギー光子が記録されただけでなく、おそらくその発生場所も特定されたことである。
私たちはそれらが存在することは知っていますが、正確にどこにあるのか、どのように見えるのかは知りません。 ペバトロンは、これが私たちがここで話していることであるため、銀河系最大の天然粒子加速器であり、陽子と電子を可視光の光子のエネルギーの何十億倍ものエネルギーまで加速することができます。 ペバトロンの検出に関する問題は、ペバトロンが加速する粒子が電荷を帯びているため、銀河内の磁場によって偏向されるという事実に起因しています。 高高度水上チェレンコフ（HAWC）ガンマ線天文台によって収集されたデータのおかげで行われたこの発見は、私たちを最初の宇宙ペバトロンの発見とその性質の理解に大きく近づけます。
HAWC 天文台はメキシコのシエラネグラ火山の中腹、標高 4,100 m に位置します。 それは 300 個の水槽で構成されており、それぞれの水槽は高感度の光電子増倍管に囲まれています。 水中の光速よりも速い速度で移動する二次宇宙放射線の粒子がタンクに入ると、電磁「ブーム」、つまり弱い放射線の閃光（チェレンコフ）が発生し、光電子増倍管によって検出され増幅されます。 個々のタンクで同時に観察されたフラッシュを注意深く分析することで、記録された二次粒子のカスケードを開始した一次宇宙放射線の粒子の種類、エネルギー、方向に関する情報を抽出することが可能になります。
「HAWC が収集したデータに基づいて、約 200 テラ電子ボルトのエネルギーを持つ光子の発生源を特定することができました。 光子にとって、これは極端な値であり、私たちの目で認識される光子の典型的なエネルギーのXNUMX兆倍も大きいのです」とクラクフのポーランド科学アカデミー核物理研究所（IFJ PAN）のサブリナ・カサノバ博士は言う。 彼女は、フランシスコ・セールス・グレウス博士（IFJ PAN & IFIC）およびホートン（米国）のミシガン工科大学の博士課程学生デジー・ファンとともに、優れた天文雑誌に掲載された分析の主要著者の一人です。 天体物理学ジャーナルの手紙.
陽子や電子と比較すると、光子には楽しい特徴があります。それは、磁場を無視して、時空が許す最短経路に沿ってターゲットに到達することです。 したがって、銀河内で光子が到来する方向が特定されると、通常はその発生源を特定することが可能になります。 これは簡単な作業ではありませんが、この場合は成功しました。 200 TeV 光子の発生源は、最近発見されたパルサー eHWC J1825-134 の領域であることが判明しました。このパルサーは、ほお座の背景の南半球に見え、地球から約 13 光年の距離にあります。
このような高エネルギー光子の観測はまれであり、その発生源を特定することはさらにまれです。 現在の記録は、チベットにある日中ASガンマ検出器で検出された450 TeVのエネルギーを持つ光子に属します。 その場合、光子はおうし座の背景にある有名なかに星雲のパルサーの近くから来たものでした。
サレサ・グレウス博士は、「我々は現在、200 TeV 以上のエネルギーを持つ光子の存在を説明できる XNUMX つのメカニズムを知っています」と詳しく説明し、次のように述べています。 、超新星残骸またはパルサーによって放出され、宇宙を満たすマイクロ波背景放射と相互作用します。 この場合は、かに星雲に当てはまるようです。 出来事の経過の XNUMX 番目の変形では、パルサーから放出された陽子と星間空間の物質との相互作用により光子が誕生すると仮定しています。 このシナリオで特に興味深いのは、陽子のエネルギーが観測された光子のエネルギーより少なくとも一桁大きいはずだということです。」
eHWC J1825-134 パルサーの領域は、その中に高エネルギーのガンマ線の発生源がいくつかある複雑な天文構造です。 HAWCの研究者らは、200 TeVの光子の起源はパルサーそのものではなく、これまで知られていなかった起源、つまり近くの星間物質の雲であると断定した。 それは、[BDS2003] 8 と指定されている、約 1825 万年前の若い星団を取り囲んでいます。したがって、観測された光子は、[BDS134] 2003 星団内にある eHWC J8-XNUMX パルサーからの陽子によって放出された可能性があります。局所的な磁場で数ペタ電子ボルトのエネルギーまで加速し、雲との相互作用で高エネルギーの光子を生成するのに十分な時間が必要です。 この変化した出来事がその後の観測で確認された場合、私たちは銀河系で最初に確認されたペバトロンを扱うことになるでしょう。
「当面のところ、eHWC J200-1825 の領域で 134 TeV 光子の生成を担う宇宙加速器の性質を明確に決定するにはデータが少なすぎます。 しかし、銀河のペバトロンがどこかに隠れているとしたら、私たちは本当に優れた候補者を見つけることができました」とカサノバ博士は述べています。
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IFJ PAN の科学者の研究は、ポーランド国立科学センターからの助成金によって資金提供されました。
Henryk Niewodniczanski原子力物理学研究所（IFJ PAN）は、現在、ポーランド科学アカデミーの最大の研究機関の600つです。 IFJ PANで実施されている幅広い研究は、素粒子物理学や天体物理学から、ハドロン物理学、高エネルギー、中エネルギー、低エネルギーの原子核物理学、凝縮物質物理学（材料工学を含む）、さまざまなものまで、基礎研究と応用研究をカバーしています。医学物理学、線量測定、放射線および環境生物学、環境保護、およびその他の関連分野をカバーする、学際的研究における核物理学の応用。 IFJ PANの年間平均出版物出力には、影響力の大きい国際ジャーナルに20を超える科学論文が含まれています。 毎年、研究所は約2012の国際および国内科学会議を主催しています。 研究所の最も重要な施設の2017つは、中央ヨーロッパでユニークなインフラストラクチャであるサイクロトロンセンターブロノビツェ（CCB）であり、医学および核物理学の分野で臨床および研究センターとして機能します。 さらに、IFJPANは2017つの認定された研究および測定研究所を運営しています。 IFJ PANは、マリアン・スモルコフスキー・クラクフ研究コンソーシアム「物質-エネルギー-未来」のメンバーであり、XNUMX年からXNUMX年にかけて、物理学の主要な国立研究センター（KNOW）の地位を享受しました。 XNUMX年、欧州委員会は研究所にHR Excellence inResearch賞を授与しました。 研究所は、科学と工学の分野でA +カテゴリー（ポーランドで最も高い科学カテゴリー）を保持しています。
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フランシスコ・サレサ・グレウス博士
バレンシア大学、フィシカ素粒子研究所。
ポーランド科学アカデミー核物理学研究所
科学出版物：
「HAWC J200-1825 からの 134 TeV 光子の証拠」
A. アルバートら。
天体物理学ジャーナルの手紙、907、2、2021
DOI：https：/
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ポーランド科学アカデミー核物理学研究所のウェブサイト。
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ポーランド科学アカデミー核物理学研究所のプレスリリース。
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200テラ電子ボルトのエネルギーを持つ光子は、星間ガスと衝突する陽子によって放出される可能性が最も高い。 陽子の主な発生源はパルサー HAWC J1825-134 (オレンジ色の円内) で、実際の加速器の役割は星団 [BDS2003] 8 (濃青色) によって演じられます。 (出典:HAWC)
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出典: https://bioengineer.org/hawc-are-photons-of-extreme-energies-coming-from-the-galaxys-largest-accelerator/
