MSU の科学者が最高の発見を支援

ミシガン州立大学

ミシガン州イーストランシング – 秘密を隠すのに最適な場所は白昼の場合があります。 太陽に聞いてみてください。

「太陽は私たちが思っていた以上に驚くべきものです」とミシガン州立大学の博士研究員であるメア・ウン・ニサ氏は語った。 「私たちはこのスターを見つけたと思っていましたが、そうではありませんでした。」

間もなくMSUの教員に加わる予定のニサは、これまでに観測された太陽からの最高エネルギーの光の発見について詳述するジャーナルPhysical Review Lettersの新しい論文の責任著者である。

この発見に携わった国際チームは、ガンマ線として知られるこの種の光が驚くほど明るいことも発見した。 つまり、科学者が以前に予想していたよりも多くのものが存在するということです。

HAWCのように見守る

高エネルギー光は地表には到達しませんが、これらのガンマ線は証拠となる痕跡を生み出し、高高度水上チェレンコフ天文台（HAWC）と協力しているニサさんとその同僚によって検出されました。

全米科学財団と全米人文科学技術評議会から資金提供を受けている HAWC は、この物語の重要な部分を占めています。 他の天文台とは異なり、24時間稼働しています。

「私たちは今、数年前には不可能だった観測技術を手に入れました」と自然科学大学の物理天文学学科で働くニサ氏は語った。

「この特定のエネルギー体制では、他の地上の望遠鏡は夜にしか作動しないため、太陽を見ることができませんでした」と彼女は述べた。 「当社は24時間365日稼働しています。」

従来の望遠鏡とは動作が異なるだけでなく、HAWC は見た目も典型的な望遠鏡とは大きく異なります。

HAWC では、ガラス レンズを備えたチューブの代わりに、それぞれ約 200 トンの水で満たされた 300 個の大型水槽のネットワークを使用しています。 このネットワークは、海抜 13,000 フィートを超える、メキシコの 2 つの休火山の頂上の間に位置しています。

この有利な点から、大気中の空気に当たるガンマ線の余波を観察することができます。 このような衝突により、空気シャワーと呼ばれるものが発生します。これは、肉眼では認識できない粒子爆発に似ています。

元のガンマ線のエネルギーは解放され、より低エネルギーの粒子と光からなる新しい断片に再分配されます。 HAWC が「見る」ことができるのは、これらの粒子と、それらが降下する途中で作成する新しい粒子です。

シャワー粒子が HAWC のタンク内の水と相互作用すると、天文台の機器で検出できるチェレンコフ放射線として知られるものが生成されます。

Nisa 氏と同僚は 2015 年にデータ収集を開始しました。2021 年には、チームは十分な精査のもとで太陽のガンマ線の調査を開始するのに十分なデータを蓄積していました。

「6年分のデータを調べた結果、この過剰なガンマ線が飛び出した」とニサ氏は語った。 「最初にそれを見たとき、私たちは『これは間違いなくめちゃくちゃだ』と思いました。 このようなエネルギーでは太陽がこれほど明るくなるはずがありません。」

歴史を作る

太陽はさまざまなエネルギーにわたって多くの光を放ちますが、一部のエネルギーは他のエネルギーよりも豊富です。

たとえば、太陽は核反応を通じて大量の可視光、つまり私たちが見る光を提供します。 この形式の光は約 1 電子ボルトのエネルギーを運びます。これは物理学における便利な測定単位です。

Nisa と彼女の同僚が観測したガンマ線は、約 1 兆電子ボルト、または 1 テラ電子ボルト、略して 1 TeV でした。 このエネルギーレベルは驚くべきものであっただけでなく、彼らがそのエネルギーレベルを非常に多く見ていたという事実もまた驚くべきことでした。

1990年代、科学者たちは、高エネルギーの宇宙線（ブラックホールや超新星などの宇宙の動力源によって加速された粒子）が太陽中の陽子に衝突するときに、太陽がガンマ線を生成する可能性があると予測した。 しかし、宇宙線と太陽についての既知の事実に基づいて、研究者らはまた、これらのガンマ線が地球に到達するのを見るのはまれであるという仮説を立てました。