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宇宙:超新星残骸における宇宙線の極めて速い加速

Nature 449, 7162 doi: 10.1038/nature06210

銀河系内に起源をもつ宇宙線(CR)は、超新星爆発による放出物質が星間物質へと膨張するのに伴って形成される衝撃波で加速されると広く考えられてきた。長年にわたって議論されてきたこの推測において重要なのが、宇宙線自身が作る電磁流体波を介して、若い超新星残骸(SNR)の衝撃波で星間磁場が強く増幅されるという理論的な予測である。本論文では、SNR RXJ1713.7-3946の外殻に位置するX線ホットスポットが、1年のタイムスケールで増光、減衰するのを発見したことについて報告する。この急激な光度変動は、X線が超相対論的な電子によるシンクロトロン放射であること、そして電子加速が強力な磁場中で実際に起こっていることを示しており、星間磁場の100倍以上の磁場増幅を意味している。またX線変動は、衝撃波による電子加速の瞬間を初めてとらえたことを意味している。これとは独立な方法で、RX J1713.7-3946の広い波長域でのX線分光計測を基に、電子加速が最も効果的な領域(「ボーム拡散」)で進行することも示す。これら2つの結果を総合すると、宇宙線陽子と原子核が1 PeV(1015 eV)かそれ以上のエネルギーにまで、若い超新星残骸中で加速されるとする強力な論拠が与えられる。

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