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宇宙の最高エネルギー粒子生成源へ手がかり 最高エネルギー宇宙线のホットスポットの兆候

掲载日:2014年7月15日

地球には広いエネルギー領域にわたって宇宙線があらゆる方向から等しく(等方的に)到来しています。つまり、これまでに観測されていた宇宙線の到来方向分布においては、宇宙の「特別な方向」は見いだされていませんでした。東京大学宇宙线研究所を含むTelescope Array(TA)国際研究グループは、米国ユタ州に建設したTA宇宙線観測装置の地表粒子検出器で2008年から5年間で取得したデータを用いて、最高エネルギー宇宙線(エネルギーが5.7×1019电子ボルト以上の宇宙线)が过剰に飞来するホットスポットの兆候をとらえました。

赤道座標で示した最高エネルギー宇宙線のa)到来方向分布とb)その有意度。

c 2014 R.U. Abbasi et al. (Telescope Array Collaboration)赤道座標で示した最高エネルギー宇宙線のa)到来方向分布とb)その有意度。赤経(R.A.)146.7度、赤緯(Dec.)43.2度に最大の有意度(5.1シグマ:20度の半径の円内の観測数が19で、一様分布の場合の期待数が4.5)が見られる。赤色の有意度が高く、青色の有意度が低い。Telescope Array観測装置の視野は白い破線より上である。灰色の実線は、銀河面(GP)と超銀河面(SGP)を示す。

このホットスポットは、北半球の空の特定の方向(直径约40度の范囲)にあり、その领域の大きさは北半球の空の6%に相当します。5年间で観测した最高エネルギー宇宙线72事象のうち、最高エネルギー宇宙线が等方的に到来すると仮定した场合、直径40度の円内に最高エネルギー宇宙线の期待される観测数は4.5事象です。しかし実际には、72事象の26%にあたる19事象が、北半球の空の特定の方向(直径约40度の范囲)から到来していました。この偏り(异方性)が等方的に到来する分布から偶然に现れる确率は、わずか10万分の37です。

罢础宇宙线観测装置が対象とする最高エネルギー领域の宇宙线は、100平方キロメートルの地表(山手线の面积程度)に一年に一例観测される程度の极めて稀な现象です。しかし、今回、これまで北半球で稼働していた最高エネルギー宇宙线観测装置より7倍大きな面积(东京23区の面积程度)に展开した地表粒子検出器を用いて、数倍の统计量の最高エネルギー宇宙线事象を取得して、ホットスポットの兆候をとらえるに至りました。

宇宙线がどのようにして1020电子ボルトに至るエネルギーを获得しているかは、いまだに大きな谜です。今后最高エネルギー宇宙线の観测例をさらに増やして、これら宇宙线の発生源となるような宇宙极高现象との関连を探ります。

论文情报

R.U. Abbasi et al. (126 in total),
“Indication of Intermediate-Scale Anisotropy of Cosmic Rays with Energy Greater Than 57 EeV in the Northern Sky Measured with the Surface Detector of the Telescope Array Experiment”,
The Astrophysical Journal Letters 2014 ApJ 790 L21, doi: 10.1088/2041-8205/790/2/L21.
论文へのリンク(、)

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