天の川中心から飛来する異常な数の「反物質」…その起源が判明!?

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高エネルギーの宇宙線が星間物質と衝突することで、陽電子が生成されることと、その陽電子のエネルギー毎の到来頻度はよく知られていました。

AMS-02によって検出された陽電子のうち、比較的低エネルギーの陽電子の到来頻度については、そのようなメカニズムで生成されるものの予想と見事に合致しています。

しかしある程度高エネルギーの陽電子の到来頻度は、そのようなメカニズムによって説明できる到来頻度を大きく上回っています。

つまり、起源不明の高エネルギー陽電子が数多く到来しているのです。

では高エネルギーな陽電子の過剰分の起源はどこにあるのでしょうか？

主に中性子星（パルサー）説と、ダークマター粒子同士の対消滅説があります。

これらの起源を見分けるために、高エネルギーな陽電子のエネルギーごとの到来頻度の分布を正確に知る必要があります。

陽電子が中性子星からやってくる場合、高エネルギーの陽電子の到来頻度は緩やかに落ちる一方、ダークマターによる陽電子は、特定のエネルギー以上で急激に到来頻度が落ちると予想されています。

つまり、これらの高エネルギー陽電子のエネルギーごとの到来頻度を正確に理解できれば、その起源についても特定できるはずでした。

しかしAMS-02による高エネルギー陽電子の検出限界は、陽電子の起源が中性子星かダークマターかを区別できる一歩手前に存在しており、惜しくも区別できずにいました。

●ガンマ線で陽電子過剰の起源を特定!?
○ガンマ線と陽電子の関係

もともと有名なガンマ線源であった、地球からふたご座の方向に約815光年彼方にある「ゲミンガ」という中性子星の近傍を、フェルミガンマ線宇宙望遠鏡で分析しました。

その結果、広大な領域にわたって高エネルギーのガンマ線源（ガンマ線ハロー）が存在することが判明しました。

ガンマ線ハローのエネルギー毎の範囲などの特徴は、中性子星付近に存在する陽電子と、近傍の恒星由来の光子との衝突、つまり逆コンプトン散乱によるものであると考えると上手く説明ができました。

中性子星が星間空間を移動しているため、ハローは偏り、細長くもなっています。

ゲミンガのガンマ線ハローからやってくる高エネルギーの陽電子の個数を推定すると、なんとこれだけでAMS-02が検出した過剰分の20％も説明することができました。

ゲミンガ以外の中性子星由来の陽電子も含めると、それらだけで過剰分を説明し切れる可能性が高いです。

よって現在では、高エネルギー陽電子の過剰分の原因はダークマターではなく、中性子星であると信じられています。』

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「ダークマター＝未発見の素粒子だ」説がここでも破れた模様ですが・・・。

あるいはまだ決着はついていない？

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「地球に飛来する反物質の起源に新説、議論白熱
大気中の過剰な陽電子、パルサー由来を否定、サイエンス誌」

宇宙論、ブラックホール、ダークマター、ホーキング放射、相対論