【概要】
千葉大学（学長：徳久剛史）大学院理学研究科 松本洋介 特任助教、東京大学（総長：濱田純一）大学院理学系研究科 天野孝伸 助教、星野真弘 教授、国立天文台（台長：林正彦）天文シミュレーションプロジェクト 加藤恒彦 専門研究職員らの研究グループは、スーパーコンピュータ「京」を用いたシミュレーションによって、超新星残骸衝撃波を始めとする様々な天体衝撃波で高エネルギーの電子を効率よく生成することができるメカニズムを明らかにしました。宇宙物理学の謎のひとつである「相対論的エネルギーを持つ電子の存在」の解明に大きく迫ることができると期待されることから、本成果は、アメリカ科学振興協会（AAAS）発行の Science 誌に2月27日に掲載されます。（2015年2月27日 プレスリリース）
（上段左）衝撃波の構造。色は電子密度、線は磁力線を表す。（上段右） 一部領域の拡大図。（下段）電子が磁場の塊（灰色線）に衝突しながらエネルギーを獲得する様子（赤線）。背景色は磁場の紙面に垂直な成分の大きさを表す
（Matsumoto et al., Science, 2015 の図より）。
この研究成果は2015年2月27日に千葉大学よりプレスリリースされました。リリースの詳細については以下を御覧ください。
千葉大学プレスリリース「スーパーコンピュータ「京」で解き明かした宇宙線加速：天体衝撃波における高エネルギー電子生成機構の新理論を発表」（PDF）
【論文名】
題目：Stochastic electron acceleration during spontaneous turbulent reconnection in a strong shock wave （和訳:強い衝撃波中の自発的乱流リコネクションによる電子の統計加速）
著者：松本洋介（千葉大学）、天野孝伸（東京大学）、加藤恒彦（国立天文台）、星野真弘（東京大学）
DOI：10.1126/science.1260168
【研究者からのコメント】
「宇宙空間には宇宙線と呼ばれる高エネルギー粒子が飛び交っています。その起源についての一つの有力な説は、超新星爆発などに伴って宇宙空間のプラズマ中に発生する衝撃波で、粒子が加速されることで作られるというものです。しかし、この加速過程はプラズマ中の様々な現象が複雑に関係するもので、特に電子についてはその具体的な過程がよくわかっていませんでした。今回の研究でわたしたちは、プラズマ中の衝撃波における電子の加速過程を、主にスーパーコンピュータ『京』による100億もの粒子を用いた大規模シミュレーションにより調べました。この計算から、プラズマ中で磁力線がつなぎ変わる『磁気リコネクション』という現象が衝撃波周辺で発生して、それが電子の加速に重要な役割を果たすことが明らかになりました。これは高エネルギー電子の起源の謎に迫る大きな一歩であると言えると思います。今後は、加速過程に重要な影響を与えると考えられるプラズマ中の磁場の向きなどを変えて、様々な環境下での電子加速を引き続き研究していく計画です。」
【関連リンク】
千葉大学大学院 理学研究科
東京大学大学院 理学系研究科
スーパーコンピュータ「京」：独立行政法人理化学研究所 計算科学研究機構（AICS）
HPCI戦略プログラム分野5
「宇宙空間のプラズマ粒子の“なぜ？”に迫る」計算基礎科学連携拠点（2013年 松本洋介インタビュー記事）
