今日、Nature Astronomyに掲載された画期的な研究で、研究者たちは密集した星団「テルザン 5」の独自の特性を利用して、宇宙線とそれが進む軌道に影響を与える磁場の挙動に新たな光を当てました。この天体実験室は、現在、宇宙空間を高速で移動している銀河系の一部に位置しており、星間磁場の変動によって宇宙線が軌道を変える方法を測定する前例のない機会を提供しました。
宇宙線は、ほぼ光速で宇宙空間を移動する高エネルギー粒子であり、1912年にオーストリア系アメリカ人の物理学者ヴィクトール・ヘスによって発見されて以来、科学者たちを魅了し続けています。ヘスの観測により、高度が増すにつれて放射線レベルが増加し、日食中でも放射線レベルが高いことが示されました。このことは、これらの線が地球ではなく宇宙から来ていることを示唆しています。この発見は、放射線の発生源に関する理解に新たな章を開き、宇宙線を地球上の放射性放射線と区別しました。
宇宙線は 100 年以上前に発見されたにもかかわらず、その正確な起源と挙動は部分的に謎のままです。これらの粒子には、原子核や陽子、電子などの素粒子が含まれており、磁場によって偏向されます。この現象により、これらの粒子が磁場に遭遇すると軌道が不規則になるため、起源をたどることが困難になります。これは、かつてのブラウン管（CRT）が磁場を使用して電子を制御していた方法に似ています。
銀河の中心近くにある球状星団「テルザン 5」は、宇宙線に関する知識の向上において重要な役割を果たしました。この星団には、ミリ秒パルサーと呼ばれる高磁化された高速回転中性子星が多数含まれており、これにより宇宙線が極端な速度に加速されます。これらの宇宙線は、磁場による偏向のために地球に直接到達することはありませんが、星明かりの光子と衝突すると発生するガンマ線を通じてその存在が検出されます。宇宙線とは異なり、ガンマ線は磁場の影響を受けず、地球に向かって直線的に移動します。
テルザン 5 の興味深い側面の 1 つは、星団内の星の予想される位置に対してガンマ線のシフトが観測されることです。このシフトは 2011 年に発見されましたが、新しい説明が見つかるまで天文学者たちを混乱させました。テルザン 5 は現在、高速かつ広範な軌道にあり、周期的に銀河面の外に放り出されます。この星団は、秒速数百キロメートルの速度で銀河系を移動する際に、太陽風中の彗星の尾に似た磁気「尾」を生成します。
テルザン 5 から放出された宇宙線は、最初はこの磁気の尾に沿って移動します。尾が地球を直接指していないため、これらの宇宙線によって生成されたガンマ線は視線の外に投影されます。しかし、磁場の変動により、これらの宇宙線の軌道は最終的に変化し、その一部は地球に向かって進み始めます。このプロセスには約 30 年かかり、約 30 光年離れた領域から来るため、ガンマ線が星団自体に対してシフトして見えるようになります。
この発見により、科学者たちは、磁場の変動によって宇宙線の方向が変化する時間を初めて測定できるようになりました。この測定は、星間磁場とその変動に関する理論を検証するために不可欠であり、100 年以上前にヴィクトール・ヘスによって初めて発見された宇宙線の理解に研究者を近づけます。テルザン 5 を通じて、天体物理学者たちは宇宙線と銀河系内の磁場との間の動的相互作用に関する貴重な情報を得ることができ、天体物理学の重要な進歩を示しています。
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