最高エネルギーの宇宙線 (宇宙から降り注ぐ亜原子粒子) に関して言えば、空は偏っています。新しい研究によると、一方の方向よりも他方の方向から来るものが多いのです。そして、ほとんどが私たちの銀河から離れた方向から来ているため、この観測は、宇宙線が天の川をはるかに超えて発生しているという考えを裏付けています.しかし、この結果は、そのような宇宙線の究極の発生源を特定するという天体物理学者の目標には達していません.
新しい結果は、アルゼンチンの巨大な宇宙線検出器アレイであるピエール オージェ天文台からもたらされたもので、一部の主要な研究者からさまざまなレビューを受けています。ニューヨーク市にあるニューヨーク大学の理論家である Glennys Farrar は、この発見は科学者たちに、光線がただいたるところから来ているのではないという最初の確固たる証拠を与えると述べています。 「これはフィールドへの腕のショットになると思います」と彼女は言います.しかし、ソルトレイクシティにあるユタ大学の実験物理学者であり、より小さな宇宙線アレイであるテレスコープアレイの創設者であるピエール・ソコルスキーは、他の証拠がすでに光線の銀河系外起源を示していると主張している. 「それはちょっとしたことではなく、気まぐれな結果です」と彼は言います。
宇宙線は陽子とより重い原子核であり、宇宙を駆け抜けます。最高エネルギーの光線は、人工の加速器からの粒子よりも何百万倍もエネルギーがあります。極端な場合、1 つの原子核が、頭に落ちる大きな雹と同じくらいのエネルギーを持っている可能性があります。しかし、物理学者は、どのような種類の天体が粒子をそのような途方もないエネルギーまで加速するのかをまだ知りません.
科学者たちはそれを調べるためにオージェを作りました。高エネルギーの宇宙線が大気に衝突すると、いわゆるエア シャワー (低エネルギーの粒子のなだれ) が発生します。地上の検出器は、これらの粒子を数え、その到着時間を計ることができ、天体物理学者が宇宙線のエネルギーと方向を推測できるようにします。粒子雪崩はまた、空気中の窒素分子に蛍光を発させ、暗い夜には特別な望遠鏡でその光を測定できます。二重測定により、シャワーを生成した粒子の種類を大まかに決定できます。たとえば、陽子か鉄原子核かなどです。
ただし、非常にまれな最高エネルギーの宇宙線を十分に検出するには、検出器アレイを巨大にする必要があります。オージェは、アルゼンチンのパンパ アマリーリャにあるロードアイランド州とほぼ同じ大きさの 3000 平方キロメートルをカバーする 1660 個の粒子検出器で構成されています。各検出器は、12,000 リットルの超純水を保持するタンクで、粒子が衝突すると閃光を発します。さらに、望遠鏡の 4 つのステーションが地上検出器を見落としています。
最もエネルギーの高い光線の発生源を見つけることは、常に困難でした。それらは電気を帯びているため、宇宙線は銀河の磁場で渦を巻いています。自分の源に戻るには、道が曲がりすぎないようにエネルギッシュでなければなりません。より一般的な低エネルギー宇宙線 (天の川銀河での超新星爆発の後に発生すると考えられている) は、銀河の磁場で非常に大きく湾曲しているため、天空全体から来ているように見えます。
困難にもかかわらず、当初、オージェは高エネルギー光線の発生源を見つけられるように思われました。 2004 年にデータの収集を開始し、2007 年にオージェの研究者は、約 60 エクサ電子ボルト (EeV) を超えるエネルギーを持つ宇宙線が、落下する破片を食べている超大質量ブラック ホールを含むと考えられている銀河の燃えるような心臓から来ているように見えることを発表しました。いわゆる「活動銀河核」。しかし、より多くのデータが得られるにつれて、その相関関係は維持されていません。さらに、オージェの研究者は、最高エネルギーの宇宙線は軽量の陽子であり、磁場での曲がりが少ないと予想していました。代わりに、彼らは光線の多くがより重い原子核で構成されていることを発見し、それらはより曲がりくねっており、その起源を解明する作業をより難しくしています.
しかし現在、オージェの研究者はより単純な方向分析を行っています。入ってくる宇宙線の方向を空の物体と関連付けようとする代わりに、反対方向から来る光線の不均衡を単純に探しました。彼らは、8 EeV を超えるエネルギーを持つ 30,000 の光線を使用して、約 12% のマージンで、空の片側から他の側よりも多くの宇宙線が来ることを発見しました。そして、この偏った分布のどちらの「極」も天の川銀河の中心と一致していないと、本日 Science に掲載された研究は述べています。 .
オージェとテレスコープ アレイはどちらも、以前に最高エネルギーの宇宙線の潜在的なホット スポットを報告しています。しかし、この新しい研究における宇宙線の方向の全体的な不均衡の証拠はより強力であり、統計的有意性のいわゆる 5 シグマのしきい値を超えている、とスペインのグラナダ大学の天体素粒子物理学者で共同スポークスパーソンの Antonio Bueno は述べています。 500人のオージェチームのために。 「何年もの間、私たちは最高エネルギーの宇宙線がどこから来るのか疑問に思っていました。そして今、それらが銀河内から来ていないと言う統計的な力を持っています。」
Farrar は、以前の結果と比較して、観測がより堅牢であることに同意します。 「これは、歯を沈めることができる最初のことです」と彼女は言います.しかし、Sokolsky 氏は、空の不均衡を予測する理論的な理由はなかったので、結果をどう判断したらよいか分からないと述べています。光線が銀河の彼方から来るという証拠については、光線の信じられないほど高いエネルギーを説明できる銀河系内の加速器を理論家が見つけられないことを含め、他の観察がすでにその立場を支持しています. 「フラックスが銀河系外であることを証明することについて、彼らは大したことをしている」と彼は言う。 「解決したと思っていました。」
ソースの検索は終わっていません。ユタ州の 730 平方キロメートルをカバーする 507 台の地上検出器で構成される Telescope Array は、検出器の数を 2 倍にし、アレイの面積を 4 倍に増やしています。また、オージェの研究者は、各空気シャワーを生成した宇宙線の種類をより正確に判断できるように、タンクに追加の検出器を追加しています。最もエネルギーの高い陽子だけをふるいにかけることで、天体物理学者は最終的にその源を指しているこれらの光線を見つけることができるかもしれない、とブエノは言います。
