科学者は最高値を検出

太陽から発せられるこれまでに見られた中で最もエネルギーの高い光が検出され、太陽物理学者が解決すべき新たな謎が生まれました。

北米、ヨーロッパ、アジアの 30 以上の機関による 6 年間にわたる観測キャンペーンの結果、テラ電子ボルト (TeV) 範囲の太陽ガンマ線が初めて検出されました。

しかし、予想に反して、それは太陽活動の活発化とは相関しませんでした。 あるいは実際、あらゆる太陽活動。 むしろ、検出当時の太陽はかなり穏やかであり、現在の太陽モデルではそれを完全に説明できません。

太陽は宇宙で最も熱心に研究されている星です。 私たちは、低周波の電波から宇宙で最もエネルギーの高い光であるガンマ線に至るまで、スペクトル全体にわたる観測を行っています。 しかし、それにもかかわらず、私たちのホームスターについては知らないことがたくさんあります。 そのプロセスの詳細はまだわかっていません。

磁場が重要であり、私たちが観察するほぼすべての太陽活動において重要な役割を果たしていることがわかっていますが、それによるメカニズムはほとんど理解されていません。 私たちは太陽が発する光を研究して、より深い理解を目指しています。

メキシコの高高度水チェレンコフ (HAWC) 天文台は、地球の大気と衝突する宇宙からのガンマ線と宇宙線を研究するために使用されるツールの 1 つです。

大気はこの放射線が私たちに届くのを妨げますが、そうすることで暗闇の中で検出できる高エネルギー粒子が生成され、その検出から親ガンマ線のエネルギーと方向が計算されます。

「HAWCは、TeV範囲で太陽を観測できる数少ない検出器の1つです」と研究を実施した国際HAWCコラボレーションは書いている。 「その広い視野と高い生存時間率により、太陽が空を通過する間、継続的に露出することができます。」

2014年から2021年の間にHAWCを使用して収集されたデータで、研究者らは太陽の方向から来る0.5から2.6TeV（1TeVは1兆電子ボルト）の範囲の放射を検出した。 彼らの新しい分析パイプラインは、この放出が太陽から来ていることを 6.3 シグマの確率で決定しました。

これは宇宙でこれまでに見られた最高エネルギーの光ではありません。 その記録は、数年前のかに星雲の方向から来る450 TeVのガンマ線の観測に属するものです。 しかし、これは私たちのスターにとって新たなヒット曲です。

「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」とミシガン州立大学の天体粒子物理学者、メーア・ウン・ニサ氏は言う。

「最初にそれを見たとき、私たちはこう思いました。『これは間違いなくめちゃくちゃだ。このエネルギーでは太陽がこれほど明るくなるはずがない。』」

私たちは、太陽が時々乱暴になることを知っています。 それは太陽フレアとコロナ質量放出で猛威を振るいます。 しかし、太陽はただ光を発しているだけではありません。 それにも襲われます。 より広い銀河からの宇宙線は常に宇宙を流れています。 ここ地球では、これらの宇宙線が大気と相互作用してガンマ線の輝きを生成します。

同様のプロセスが太陽でも起こっていると考えられています。 銀河宇宙線は、ギガ電子ボルト（10億電子ボルト）の範囲で太陽大気中の原子核と衝突します。

研究チームは、TeV 放出はおそらくこの相互作用の結果であると考えています。 彼らはまた、HAWC と NASA のフェルミ LAT ガンマ線宇宙望遠鏡によって収集された GeV データを調べ、GeV の放射が太陽の穏やかな時期に予想されていたよりも明るく大量であることを発見しました。

私たちが知らないのは、発光がどのようにしてこれほど明るくなるのかということです。 理論モデルと一致しません。 太陽がどれほどひどい磁場を抱えているかを考えると、おそらくそれらが何らかの役割を果たしているのでしょう。 実際、今年初めに発表された論文では、太陽磁場が宇宙線電子の加速器として機能し、シンクロトロンガンマ線を生成することが提案されている。

ただし、これを正確にどのように実現するかを決定するには、さらにモデリングを行う必要があります。

「太陽における宇宙線相互作用のモデルは、GeV範囲で観測された太陽からのガンマ線束をすでに過小予測している」とHAWCコラボレーションは書いている。 「私たちの観察は、太陽からのガンマ線の異常な過剰をTeV範囲でも説明できる枠組みの修正の必要性を浮き彫りにしています。」