謎の白鳥泡、マイクロクェーサー起源か

神秘的なガンマ線領域「シグナス・バブル」の真の起源は、遠く離れたマイクロクエーサーにあるという説が新たに提唱された。これまで、この領域は近くの大質量星クラスターが源だと考えられてきたが、研究チームのシミュレーションにより、シグナス X-3というマイクロクエーサーが観測データを最も自然に説明できることが示された。

背景にあるのは、銀河内の最高エネルギー宇宙線の起源の謎である。銀河系内には、1ペタ電子ボルト（PeV）という極めて高いエネルギーまで粒子を加速する天体が存在すると考えられており、これらはペバトロンと呼ばれている。ペバトロンの候補としては超新星残骸やパルサー風星雲、星団や連星系など暴力的な天体が考えられるが、その正体の特定は極めて困難だった。シグナス・バブルは数千光年に広がる超高エネルギーガンマ線の巨大な雲で、高エネルギー粒子が遠方のガスと衝突してガンマ線を放射している現象である。

新しい研究では、31600光年彼方のシグナス X-3というマイクロクエーサーが実際のペバトロンである可能性を主張している。マイクロクエーサーはブラックホールまたは中性子星が普通の星の周りを公転する連星系で、コンパクト天体がパートナー星から物質を吸い込み、強力なジェットを放射する。シグナス X-3の公転周期は4.8時間である。今年、別の観測により同天体は銀河系で初めての「スーパーペバトロン」として確認され、4.8時間周期で少なくとも30PeVまで粒子を加速させるという直接証拠が得られていた。研究チームはシグナス X-3を継続的な粒子源としてモデル化し、数十万年にわたって高エネルギー陽子を放出する場合をシミュレーションした。その結果、粒子がガスに衝突して生じるガンマ線のパターンが、観測されたシグナス・バブルの全体的な明るさと外側への減衰パターンの両方を説明できることが示された。シグナス X-3が必要なのはその出力の1～3%を粒子加速に費やすことだけで、粒子の拡散速度も理論予測と一致したという。

この発見は、銀河系内のマイクロクエーサーとガンマ線ハロー構造の関連性を示す重要な事例となる可能性がある。現在の望遠鏡では、同じ視野にあるシグナス X-3の信号と星クラスターの寄与を完全に分離することができないが、将来の観測施設がより高い分解能を備えるようになることが期待されている。研究チームは、チェレンコフ望遠鏡アレイなど次世代の観測装置が十分な感度を持つようになれば、この説の検証が可能になると結論づけている。

日本の宇宙関連企業にとって、このような高エネルギー現象の観測精度向上は、高感度センサー、放射線耐性に優れた電子部品、軽量で強固な構造体の開発需要につながる。こうした要素技術は、宇宙望遠鏡や衛星搭載機器のサプライチェーンにおいて、部品・素材メーカーが開発を進める重要な領域と考えられる。

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