宇宙線をほぼ光速まで加速するものは何ですか？天文学者はこの問題をほぼ100年間考え続けてきましたが、今や新しい証拠は、宇宙線が爆発する星と恒星風によって駆動される可能性が高いという20年間保持された理論を支持しています。 「この発見は約20年前から予測されていましたが、今のところ、それを見るのに十分な感度を持った機器はありません」と、超高エネルギー放射線イメージング望遠鏡アレイシステム（VERITAS ）コラボレーション。
ほぼ100年前、科学者は宇宙線の最初の兆候を検出しました。宇宙線は、実際には光線やビームではなく、ほぼ光速で宇宙を飛び回る素粒子（主に陽子）です。最もエネルギッシュな宇宙線は、原子よりも小さいにもかかわらず、98 mphの高速ボールのパンチでヒットします。天文学者は、どのような自然の力が粒子をそのような速度に加速できるかを疑問視しました。
最も希少な宇宙線は、地球上のあらゆる粒子加速器によって生成される1000億倍以上のエネルギーを運びます。天文学者は、地球の大気に当たる宇宙線を検出するための独創的な方法を考案しました。ただし、離れた場所から宇宙線を検出するには、さらに手間がかかります。
VERITASは、メシエ82（M82）としても知られる「シガーギャラクシー」で宇宙線の新しい証拠を発見しました。巨大な星からの超新星と恒星風が宇宙線粒子の主要な加速器であるという理論。
「スターバースト」銀河としても知られているM82のような高レベルの星形成を持つ銀河には、多数の超新星と重い星があります。理論が成り立つ場合、スターバースト銀河には通常の銀河よりも多くの宇宙線が含まれているはずです。 VERITASの発見はその期待を裏付け、M82の宇宙線密度は私たちの銀河である天の川の平均密度の約500倍であることを示しています。
「この発見は宇宙線の起源についての根本的な洞察を提供します」とカリフォルニア大学ロサンゼルス校の物理学の教授であり、VERITASコラボレーションの広報担当者であるRene Ongは言いました。
ガンマ線を使用して宇宙線を推測する
VERITASはM82の宇宙線を直接検出できませんでした。それらは、Cigar Galaxy内に閉じ込められているためです。代わりに、VERITASは宇宙線、つまりガンマ線の存在の手がかりを探しました。ガンマ線は最もエネルギッシュな光であり、紫外線やX線よりもはるかに強力です。宇宙線が星間ガスやM82内の放射線と相互作用すると、それらはガンマ線を生成します。ガンマ線は、その後、母銀河から脱出し、地球に結合した検出器に到達します。
M82からのかすかな信号を取り除くのに2年の専用データ収集が必要でした。
「M82の検出が重要な科学的意味を持つことを知っていました。その結果、実験が完全に機能するようになった直後に、非常に長い時間の曝露を計画しました」とベンボウ氏は語った。 「バックグラウンドノイズより100万倍以上小さいガンマ線信号を抽出するには、データを綿密に分析する必要がありました。信号はデータのごく一部ですが、バイアスの可能性について多くのチェックを行い、信号が本物であると確信しています。」
「M82の検出は、宇宙が自然の粒子加速器でいっぱいであることを示しており、地上ベースのガンマ線観測所が改善し続けているため、さらなる発見は避けられません。」研究を主導したアイオワ州立大学の物理学教授であるマーティンポールは言った。次世代のVHEガンマ線観測所であるAdvanced Gamma-ray Imaging System（AGIS）はすでに開発中です。
VERITASは、米国、アイルランド、イギリス、カナダの22の異なる機関から100人以上の科学者が協力して運営しています。 VERITASの詳細については、ここをクリックしてください。
リード画像のキャプション：ハッブル、チャンドラ、スピッツァーからのアクティブな銀河M82の多波長画像の合成。クレジット：NASA、ESA、CXC、およびJPL-Caltech
出典：Harvard Smithsonian Center for Astrophysics
