過去の超新星が放った宇宙線が地球誕生のカギだった~「宇宙線浴」メカニズムで太陽系の放射性元素の起源に迫る~

2025-12-11 東京大学,京都大学,福井県立大学

東京大学・京都大学・福井県立大学の研究チームは、地球型惑星の誕生に不可欠な短寿命放射性核種(¹⁰Be, ²⁶Al など)が初期太陽系にもたらされた起源を説明する新理論「宇宙線浴(Immersion)」メカニズムを提案した。これは、太陽系近傍(約1パーセク=約3.3光年)で起きた超新星の衝撃波が原始太陽系円盤を包み込み、その内部に閉じ込められた高エネルギー宇宙線が短寿命放射性核種を合成するというもの。さらに超新星物質の注入も同時に起こり、従来のモデルでは矛盾していた隕石に残されたすべての放射性核種の量を一貫して再現できることを世界で初めて示した。このプロセスは星団形成環境では特異ではなく、地球のような岩石惑星が宇宙でより普遍的に形成され得ることを示唆する重要な成果である。

過去の超新星が放った宇宙線が地球誕生のカギだった~「宇宙線浴」メカニズムで太陽系の放射性元素の起源に迫る~
「宇宙線浴 (Immersion)」メカニズムの概念図
超新星爆発の衝撃波が、原始太陽系円盤全体を包み込み、内部で核反応を引き起こす様子

<関連情報>

過去の超新星爆発の宇宙線浴が地球のような惑星を生み出す Cosmic-ray bath in a past supernova gives birth to Earth-like planets

Ryo Sawada, Hiroyuki Kurokawa, Yudai Suwa, Tetsuo Taki, […] , and Ataru Tanikawa
Science Advances  Published:10 Dec 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adx7892

Abstract

A key question in astronomy is how ubiquitous Earth-like rocky planets are. The formation of terrestrial planets in our Solar System was strongly influenced by the radioactive decay heat of short-lived radionuclides (SLRs), particularly 26Al (aluminum-26), likely delivered from nearby supernovae. However, current models struggle to reproduce the abundance of SLRs inferred from meteorite analysis without destroying the protosolar disk. We propose the “immersion” mechanism, where cosmic-ray nucleosynthesis in a supernova shockwave reproduces estimated SLR abundances at a supernova distance (~1 parsec), preserving the disk. We estimate that solar mass stars in star clusters typically experience at least one such supernova within 1 parsec, supporting the feasibility of this scenario. This suggests that Solar System–like SLR abundances and terrestrial planet formation are more common than previously thought.

1701物理及び化学
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