大阪大学大学院理学研究科の坂井延行さん（博士後期課程）、カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の安田航一朗さん（Ph.D. program in Physics大学院生／大阪大学理学部卒業生）を中心とする、大阪大学大学院理学研究科の井上芳幸准教授およびUCLA／東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構のAlexander Kusenko教授による国際共同研究チームは、活動銀河核NGC1068における高エネルギーニュートリノの起源について、新たな理論モデルを提案しました。

近年、南極の宇宙ニュートリノ観測装置IceCubeによって活動銀河核NGC1068からの非常に強いニュートリノ信号が検出された一方で、対応するはずのガンマ線が著しく弱いという従来の解釈と矛盾する観測結果を得られたことで、井上准教授らを中心に、活動銀河核の中心近くに存在する高温プラズマ（「コロナ」）をニュートリノの起源とする理論モデル (「活動銀河核コロナ起源説」) が提案されてきました。しかし、理論的検討により、コロナ領域で加速される宇宙線※10のエネルギーが不足する可能性が指摘されていました。

今回、研究グループは、ジェット中で加速されたヘリウム原子核が、銀河中心から放射される強い紫外線に“刺激”されるようにして壊れ、中性子を放出し、それが自然にベータ崩壊してニュートリノを放出するという、一連の過程に着目しました。つまり、紫外線による外部からの刺激により始まる原子核の分解と、その後の中性子の自発的なベータ崩壊によってニュートリノが生まれるという構図です。この一連の「原子核崩壊」のメカニズムが、高エネルギーニュートリノの起源を説明する鍵となる可能性が示されました。この過程で生じる電子からのガンマ線も、観測された低強度のスペクトルとよく一致します。これにより、観測されたニュートリノとガンマ線の不一致を統一的に説明することに成功しました。

本研究成果は、従来見落とされていた可能性のある「隠れたニュートリノ源」の存在を理論的に裏付けるものであり、宇宙からの高エネルギーニュートリノの起源解明に向けた大きな一歩となります。
本研究成果は、2025年４月１８日に米国科学誌「Physical Review Letters」から出版されました。

原子核の光分解によって生成された中性子の崩壊によりニュートリノが生成される仕組みの概略図

Related links

• 大阪大学大学院理学研究科 宇宙地球科学専攻 宇宙進化学グループ（長峯研究室）

〈共同リリース機関HP〉

• 東京大学国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構
  https://www.ipmu.jp/ja/20250508-neutrino