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高エネルギー天体物理現象日本語公開済み

カイロスペクトルのシガルX‑3から検出されたペタエネルギーギャマ線が光速違反を厳しく制限する

2026年11月15日arXiv: 2611.14028v1

LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)が、フラーミング中にカイロスペクトルのシガルX‑3からでんし○3.7ピーティエネルギーの光子を検出しました。光子は約9kpc離れたシガルX‑3から飛来しました。

解析では、空間とスペクトルを一体化した三次元フィッティングフレームワークを採用しました。近傍源は固定し、シガルX‑3は約9kpcにある点源として扱いました。基礎モデルはPγX+PγUVのスペクトル形状にし、光速違反(LIV)が高エネルギー光子の崩壊を招くか検証するために硬いカットオフパラメータE_cutを導入しました。

解析結果は、光子減衰を伴う硬いカットオフが存在しないことを示し、95%信頼度でE_cutの下限は3.05ピーティであると判定しました。この値は、単純なパワー法則モデルを適用した場合よりわずかに高い限界値を示し、固有スペクトルの選択がLIV制限にほとんど影響を与えないことを示します。

テーブルの左上に『Source』、『L(kpc)』、『Erecmax(PeV)』、『Ecut95%(PeV)』、『ELIV(1)(eV)』、『ELIV(2)(eV)』、『ELIV(2)(3γ)(eV)』の見出し。Cygnus X‑3 の行には 8.95 kpc、3.735 ± 0.411 PeV、3.05−0.29+0.29 PeV、271.9−70.4+85.2 ×10^32 eV、90.9−16.5+18.1 ×10^32 eV、17.3−3.0+3.3 ×10^32 eV が記載される。
SourceLErecmaxEcut95%ELIV(1)ELIV(2)
ELIV(2) (3​γ)
(kpc)(PeV)(PeV)(eV)(eV)(eV)
×1032×1023×1025
Cygnus X-38.953.735±0.4113.05−0.29+0.29271.9−70.4+85.290.9−16.5+18.117.3−3.0+3.3
Table 1. 各源についての最大再構成光子エネルギー(E_{ ext{rec,max}})、95 % 信頼度下限閾値(E_{ ext{cut}}^{95\, ext{CL}})、およびそれに基づく一次(ELIV(1))・二次(ELIV(2) と ELIV(2) ext{(3}γ))のローレンツ不変性破綻(LIV)エネルギー尺度下限を示す。表は Cygnus X‑3 を例に取った結果を示し、E_{ ext{cut}}^{95 ext{‑CL}} は 3.05 PeV であることを報告し、統計的不確かさと併せて系統的不確かさが約 9.6 % であることを強調している。Cao, Zhen, Aharonian, F., Bai, Y. X., Bao, Y. W., Bastieri, D., Bi, X. J. et al. · arXiv:2611.14028v1 · Table 1: · CC BY 4.0

シガルX‑3の固有スペクトルの不確かさが主要な系統的不確実性であり、E_cutとそれに連動するLIVエネルギースケールの95%信頼域に約9.6%の不確かさを与えます。

E_cutから導かれるLIVエネルギースケールの下限は、一次効果で2.72×10³⁴ eV、二次効果で光子分解により1.73×10²⁶ eVまでに達します。これらは、Planckスケールをはるかに上回る制約であり、粒子物理学の標準モデルを超える光速違反仮説に対して最も強力な制限を提供します。

元論文

Constraints on Lorentz Invariance Violation from PeV Gamma Rays of Cygnus X-3 Observed by LHAASO

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