宇宙嵐で放射線帯の「破れない壁」が破られた 京大など、あらせ衛星で初観測

2024年5月、日本でもオーロラが見えたと話題になった巨大な宇宙嵐。その陰で、地球のすぐそばの宇宙では、研究者が「破れない壁」と呼んできた場所が破られていました。

京都大学と名古屋大学などの国際研究グループは10月27日、JAXAのジオスペース探査衛星「あらせ」の観測データから、これを世界で初めて捉えたと発表しました。壁の内側で生まれていたのは、人工衛星に障害を起こしうる超高エネルギーの電子です。

高度1万2,000km以下の「破れない壁」

地球のまわりには、地球の磁場がとらえた高エネルギーの粒子が集まる「放射線帯（ヴァン・アレン帯）」があります。高エネルギーの電子は、ふだん高度約1万8,000kmから3万kmあたりにいて、宇宙嵐のたびに大きく増えたり減ったりします。

一方、高度約1万2,000km以下は、こうした電子をほとんど寄せつけない安定した場所だと、研究者はみてきました。地球の強い磁場と、低温で濃いプラズマの層という2つの「門番」が守っているためです。研究者はここを「インペネトラブル・バリア（破れない壁）」と呼んできました。

壁の内側で、電子が生まれていた

研究グループは、2024年5月の宇宙嵐のときの「あらせ」のデータを詳しく調べました。すると、嵐が収まりかけたころ、壁のすぐ内側で、電子の量を表す指標が局所的に急に増えていました。

電子が外から運ばれてきたのではなく、壁の中で新しく加速されて生まれた証拠だと、グループは説明しています。同じ場所、同じ時期には、「コーラス波」という宇宙の電波も強く出ていました。電波を音に変えると、鳥のさえずりのように聞こえることから付いた名前です。

壁が破られた鍵は、門番の片方が崩れたことでした。嵐にともなう「負の電離圏嵐」の影響で、壁の内側のプラズマが、ふだんの2倍以上の長い期間、薄いままになっていました。プラズマが薄いと、コーラス波は電子を効率よく加速できます。

人工衛星と宇宙天気予報への影響

カーナビやスマホの位置情報、天気予報の観測など、暮らしのあちこちで人工衛星が使われています。研究グループは、この仕組みを宇宙天気予報に取り入れれば、人工衛星や有人宇宙活動に影響する放射線の環境を、より正確に予測できると期待しています。

今後は、壁の内側で電子がどこまで、どのくらいの期間とどまるのかを、シミュレーションで調べるとしています。

京大の研究者も、鳥のさえずりみたいな宇宙の電波を手がかりに、空の上の安全を守ろうとしとるんやな。