宇宙線エネルギー分布と原子核の種類
超高エネルギーとは1012から1016電子ボルト程度までのエネルギー範囲を指します。 全ての原子核の種類について足し合わせた超高エネルギー宇宙線のエネルギー分布には4 × 1015 電子ボルト付近にKnee (膝) と呼ばれる折れ曲がりがあり、 源での宇宙線の加速限界となるエネルギーを示唆しています。 さて、超高エネルギー宇宙線が作られる加速機構として最も有力な理論モデルは我々の銀河系内の超新星爆発に 伴う残骸中での衝撃波加速モデルであり、原子核の種類ごとの加速限界エネルギーは原子番号 (Z) に比例します。 従って、超新星残骸での衝撃波加速モデルを観測的に検証するためには、 宇宙線のエネルギー分布を原子核の種類ごとに分けて測定し、それぞれのKneeのエネルギーが原子番号 (Z) に比例することを確認すればよいわけです。
様々なグループによって測定された宇宙線エネルギー分布。 横軸はエネルギー (106 GeV = 1015電子ボルト)。 縦軸は宇宙線の頻度。4 × 1015電子ボルト辺りから宇宙線頻度が急激に減少する。
(Amenomori et al., ApJ, 678, p1165, 2008)
おおかみ座にある超新星残骸「SN 1006」。地球から約7200光年の距離にある。 この星雲の元となった超新星は西暦1006年に出現した。
Image Credit: NASA, ESA, Zolt Levay (STScI)
