大阪大学(阪大)は、MeV帯(100万〜1億電子ボルト)の次世代ガンマ線望遠鏡を用いて、MeV銀河宇宙線が月面物質と衝突した際の原子核反応で生じるガンマ線を観測することで、これまで未開拓だったMeV銀河宇宙線スペクトルの測定が期待できることを理論計算により示したと、7月8日に発表した。
同成果は、阪大大学院 理学研究科の藤原立貴大学院生、同・井上芳幸准教授らの研究チームによるもの。詳細は、米天体物理学専門誌「The Astrophysical Journal」に掲載された。
宇宙線は、エネルギーや発生場所で3種類に大別される。アルテミス計画での月面探査や将来的な火星有人探査など、地球の磁気圏を離れた深宇宙での活動において問題視されているのが銀河宇宙線だ。これはエネルギーが高く、地球周辺を含む太陽系内に多数飛来するためである。
銀河宇宙線は主に陽子やα粒子といった荷電粒子で構成され、人体に直接衝突すればDNAを損傷する危険性がある。また、宇宙船や有人活動拠点の金属製構造材との衝突で生じる二次宇宙線の中性子やガンマ線も極めて危険だ。
銀河宇宙線は1種類ではなく、数十MeVから数十TeVまでエネルギー幅は広い。その中でもエネルギーの低いMeV銀河宇宙線は、太陽風や太陽磁場によって太陽系内への侵入が阻害されるため、太陽系内では数が少ない。仮に地球周辺に到達しても地磁気で遮られるため、地球周辺の宇宙空間では観測が難しい。
そうした中、現在MeV銀河宇宙線の直接観測に成功している唯一の例が、1977年に打ち上げられたNASAの外惑星探査機「ボイジャー」だ。2025年現在、50年近く航行を続けるボイジャー1号と2号は、2010年代に太陽が吹き出す荷電粒子である太陽風の影響下にある太陽圏を突破し、人類初の人工物として星間空間へ到達した。これにより、太陽磁場の影響を受けず、MeV銀河宇宙線の初観測に成功している。
しかし、ボイジャーが取得したMeV銀河宇宙線スペクトルは、星間ガスの電離度から推定されるMeV宇宙線量と一致していない点が謎だった。この現象をより深く理解するには、ボイジャーとは異なるMeV銀河宇宙線の観測手法が不可欠だ。
研究チームは今回、銀河宇宙線が月面物質と衝突して起こる原子核反応において、磁場の影響を受けずに生じるガンマ線に着目することにした。
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（波留久泉）
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