3.10 宇宙高エネルギーの伝達者：張力チャネルと再結合加速の統一像

目次 ／ 第3章：巨視的宇宙

用語の取り決め（初出のみ。以後は和語の正式名称で統一）：

• 一般化不安定粒子（GUP）：強い擾乱領域で瞬時に生まれ、エネルギーを受け渡したのち速やかに崩壊する粒子群です。
• 統計的張力重力（STG）：多数の微視過程が時間的に重なり合うことで生じ、**エネルギーの海（Energy Sea）**の「地形」を形作る平均的な成形場です。
• 張力バックグラウンド雑音（TBN）：微視的な崩壊・対消滅が残す広帯域・低コヒーレンスの注入であり、拡散的な下地を作ります。
  ジェット幾何と偏光の指紋（先行する偏光ピーク、偏光角のジャンプ、回転測度のステップ、アフターグローの多段断裂）については第3.20節を参照します。

I. 現象と未解決点

GeV–TeVのガンマ線、PeVのニュートリノ、10^18〜10^20 eVの超高エネルギー宇宙線まで、エネルギー階層は極端に広がります。粒子を閾値超えまで押し上げ、かつ近傍の場への再吸収を避ける必要があります。ミリ秒〜分で明るさが急変することは、非常に小さく強力なエンジンを示唆し、均質な放射源では説明が難しいです。伝播では方向依存の過度な透明性が現れ、背景光で減衰すべき光子が特定方向で通り抜けます。一方で「ニー／アンクル」、到来方向、組成の整合はなお難題です。マルチメッセンジャーは常に同所的ではなく、GRBやブレーザーのガンマ増光が、識別可能なニュートリノや宇宙線と必ずしも同時になりません。最上位の軽・重成分比と弱い異方性も、源の分布と明瞭に合致していません。

II. 作用機構：張力チャネル＋再結合加速＋経路別エスケープ

源内部の点火役：薄いせん断–再結合層（狭く強い加速帯）。
強いガイド（ブラックホール近傍、マグネター、合体残骸、スターバースト核）では、エネルギーの海（Energy Sea）が強く張られ、狭い領域に高せん断の薄層が形成されます。層はパルス弁のように働き、開閉のたびにエネルギーを粒子と電磁波へ集中的に渡します。そのためミリ秒〜分の律動が自然に生じます。強場では陽子–光子／陽子–陽子相互作用が、その場で高エネルギーニュートリノと二次ガンマ線を生みます。**一般化不安定粒子（GUP）は生成期に秩序度を高め、崩壊期に張力バックグラウンド雑音（TBN）**としてエネルギーを還流させ、層の活動とリズムを保ちます。
出力 → 境界越えの逃走： パルス列（強度・持続・間隔）、層の秩序度の時間軌跡、近傍で生じた二次成分の初期比が与えられます。

境界は硬い壁ではない：3種の「亜臨界」経路で逃走を分担（抵抗の小さい経路が取り分を増やす）。

• 軸方向の穿孔（直進・高コリメーションのジェット）： スピン軸沿いに細く安定な回廊ができやすく、粒子と放射は快速レーンでまっすぐ速く進みます。指標：高い線偏光、安定方位またはパルス間の離散ジャンプ、短く尖ったバースト。詳細は第3.20節。
• 縁の帯状亜臨界（ディスク風／広角アウトフロー）： ディスクや殻の外縁に幅広の回廊が開き、厚いスペクトルがゆっくり放出されます。指標：中程度の偏光、滑らかな光度変化、再コリメーションの結節。
• 瞬間的なポア（緩い漏出・浸み出し）： **張力バックグラウンド雑音（TBN）**が臨界帯を瞬時に打ち抜き、短寿命の微小孔を生みます。空間・時間の粒状性が現れ、低周波・電波に微細なノイズフラッシュが出ます。
  出力 → 伝播： 3経路の重みと視線方向の幾何が、出発時の条件を決めます。

伝播は一様な霧ではない：宇宙のウェブは張力ハイウェイ網として働く。
フィラメントの背骨は低抵抗の回廊で、場とプラズマが「梳かれ」、荷電粒子は偏向が小さく拡散が速くなります。高エネルギー光子はこれらの方向で過透明に見えます。ノードやクラスターは再処理工場として働き、二次加速・再硬化、スペクトルのサブピーク、到着の遅延、偏光の変化を生みます。幾何とポテンシャルは分散のない共通遅延を与え、重力レンズの時間遅延に似た効果が出ます。**張力バックグラウンド雑音（TBN）**は電波〜マイクロ波の広帯域フロアとして同伴します。
出力 → 観測合成： 到来スペクトルの「フッティング」、組成と弱い異方性、メッセンジャー間の相対時系列に総合的な指紋が刻まれます。

スペクトルと組成：多層加速＋経路別エスケープの重ね合わせ。
複数層の出力に経路重みを掛け合わせると、多段曲線（冪則 → ニー → アンクル）が形作られます。直進ジェットが優勢なときは高剛性粒子が形を保って逃げやすく、頂部の組成が重い側に寄る可能性があります。ノード／クラスターの通過では再硬化やサブピークが生じ、道中での再加速の兆候になります。

マルチメッセンジャーの「非同期化」：最も開いた経路が最も大きく響く。
直進ジェット優勢ならハドロンが先に出て、ニュートリノ／宇宙線が相対的に強まります。一方でガンマ線は近傍相互作用で抑えられ得ます。縁の帯やポアが優勢なら、電磁経路が開き、ガンマ／電波が目立ち、ハドロンは捕捉・再処理されてニュートリノは弱まります。単一イベント内でも、応力再配分により主経路が途中で切り替わることがあり、「電磁先行・ハドロン後行」もその逆も起こります。

III. 検証可能な予測とクロスチェック（観測チェックリスト）

• P1｜時系列：ノイズが先、出力が後。 大イベント後は、まず**張力バックグラウンド雑音（TBN）による電波・低周波フロアが上がります。続いて統計的張力重力（STG）**がチャネルを深め、高エネルギー収量と偏光が増します。
• P2｜方向：過透明はフィラメントと整列。 高エネルギー光子が「より透明」に見える方向は、フィラメントの背骨や、大規模構造の優勢なせん断軸と整列します。
• P3｜偏光：ロックインとフリップ。 直進ジェット期は偏光が高く方位は安定します。チャネル幾何が再編される局面では高速フリップが現れ、しばしばパルス境界と一致します（第3.20節参照）。
• P4｜メッセンジャーの「分帳曲線」。 ジェット重みが高いほどハドロン系が強く、縁帯／ポア重みが高いほど電磁系が強くなります。
• P5｜スペクトルのフッティングと環境。 ノード／クラスター付近では再硬化やサブピークが出やすく、測れる遅延と偏光変化を伴います。
• P6｜到来方向の弱い異方性。 「ハイウェイ網」の連結が良い天域でUHEイベントがやや過密になり、シア／弱レンズの地図と弱い正相関が期待されます。

IV. 従来像との比較（重なりと付加価値）

加速器： 衝撃波ではなく薄層での合成加速へ。Fermi I/IIや乱流は、薄いせん断–再結合層の内部で協働する機構として再解釈でき、パルス性と指向性を備えるため「小さく凶暴な」変動性に適合します。
境界： 固定壁ではなく動的な臨界帯へ。境界は緩み、ポア／穿孔／縁帯の3路を開くため、主経路の交替や速度の揺れを自然に説明できます。
媒体： 一様霧ではなく張力ハイウェイ。弱構造域では平均化が効きますが、フィラメント／ノード近傍では、異方的なチャネルと再処理が過透明・再硬化・到来方向を規定します。
時系列： 強制的な同所性は不要。経路の分担と近傍再処理が、メッセンジャーごとの重みと時間線を自ずと分けます。
分業： 幾何と事前分布（経路・重み・秩序度の軌跡）は本図から与え、微物理と放射は従来の道具で解き・当てはめます。

V. モデリングと運用（数式なしの実装指針）

三つのコアつまみ

• 源内部の層： せん断強度、再結合活動、層幅／段数、パルスカデンス。
• 境界の経路： ポア比率、軸方向穿孔の安定度、縁帯の開口閾値。
• 伝播の地形： **統計的張力重力（STG）**に基づくフィラメント／ノードのテンプレートと、**張力バックグラウンド雑音（TBN）**による低周波フロア。

マルチデータの同時フィット
単一の共有パラメタ群で、軽・重成分、スペクトルのフッティング、偏光時系列、到来方向、拡散フロアをそろえます。バーストの律動・偏光・電波フロア・レンズ／シア地図を1枚で共検できます。

クイック判別

• 偏光： 高・安定 → 直進ジェット。中・滑らか → 縁帯。低・粒状 → ポア漏出。
• 時間テクスチャ： 鋭く密 → 層が詰み、ギアチェンジ速い。滑らか広い → リング状放出。微細ノイズフラッシュ → 浸み出し。
• メッセンジャーバランス： EM強／ハドロン弱 → 非軸経路優勢。ハドロン強／EM弱 → 軸の快速レーン優勢。

VI. 仕事の比喩

源は高圧ポンプ室（薄いせん断–再結合層）、境界はスマートバルブ（3つの亜臨界経路）、大規模構造は都市の幹線網（張力ハイウェイ）と見なせます。どのバルブをどれだけ開き、どの幹線へつなぐかで、地球で大きく聞こえる「声」（ガンマ主導か、ニュートリノ先行か、宇宙線先頭か）が決まります。さらに一直線・狭幅・高速の「本線回廊」は第3.20節を参照してください。

VII. 要するに

エネルギーの起源： 強いガイドの周りで薄層がパルス的に粒子と放射を高エネルギー化し、**一般化不安定粒子（GUP）**が秩序を締め、張力バックグラウンド雑音（TBN）としてエネルギーを還流します。
逃走の仕組み： 境界は動的臨界帯で、ポア・穿孔・縁帯の3路が分担し、直進ジェットが快速レーンを成します（第3.20節）。
支配的な道： 宇宙のウェブは張力ハイウェイ網であり、フィラメント沿いは速く、ノードで再処理が起こり、方向依存の過透明が見られます。
非同期の理由： 多層加速・経路別逃走・異方的伝播が、ガンマ線・宇宙線・ニュートリノの混合比と時間線を分けます。