天涯社区

• 高エネルギー宇宙线の生成机构は未解明である。
• プラズマの波による高効率な粒子加速机构を新たに発见し、その理论モデルを构筑。
• 本粒子加速は宇宙のいたるところで起こっていると考えられ、様々な天体现象における宇宙线生成に関与している可能性がある。

　地球には宇宙からやってくる高エネルギー宇宙线※1が絶えず降り注いでいます。そのような宇宙线を生成する天体がどこにあるのか、またどのように宇宙线を加速しているのかという问题は长年にわたり未解明です。
　九州大学大学院総合理工学研究院の諌山翔伍助教?高桥健太修士2年学生?松清修一教授、大阪大学レーザー科学研究所の佐野孝好助教らの研究グループは、2つのプラズマの波（アルフベン波※2）が対向伝搬する状况に着目しました。互いに逆向きに伝搬している２の波が衝突し、さらにそれらの波の振幅がある閾値を超えていると、これまでにない非常に高効率な粒子加速が起こることを理论?シミュレーションにより示しました。さらに本加速机构が有効に働くための条件や、粒子がどのくらい高エネルギーにまで加速されるのかについて明らかにしました。
　本加速机构では、ひとたび対向伝搬するアルフベン波の振幅が閾値を超えると、粒子の初期エネルギーに関係なく、どのような粒子でも短い时间で高エネルギーまで加速されます。また本加速机构では、ほぼすべての波のエネルギーが粒子のエネルギーへと変换され、非常に高効率な波から粒子へのエネルギー変换が起こります。
　このような対向伝搬の波の构造は、强力な磁场をもつ中性子星（マグネター）※3をはじめ、宇宙のいたるところで形成されると考えられ、宇宙线の生成に重要な役割を担っている可能性があります。今后、本研究で确立した理论をもとに様々な天体现象について调査することにより、宇宙线の生成机构の解明につながると期待されます。
　本研究成果は2023年3月31日（金）に米国科学誌Astrophysical Journal（オンライン）に掲載されました。

(※1)宇宙线
宇宙を飞び交う高エネルギーの粒子や放射线の総称である。
(※2)アルフベン波
磁场のあるプラズマ中で、磁気张力を復元力として磁力线に沿って伝わる波。波の振动方向は进行方向に垂直な横波である。
(※3)强力な磁场を持つ中性子星（マグネター）
質量の重い恒星（太陽のように自ら光りを出して輝く天体）が寿命を迎えて、超新星爆発を起こした後に、中性子が非常に密に集まった中性子星ができる。その中でも特に、1015 G (ガウス)以上の強力な固有磁場をもつものをマグネターと呼ぶ。

• 本研究の详细についてはこちら

掲載誌：Astrophysical Journal 946, 68
タイトル：
著者名：S. Isayama, K. Takahashi, S. Matsukiyo and T. Sano
DOI: 10.3847/1538-4357/acbb6d