シンクロトロン放射(Synchrotron Radiation)

磁場の中に高速で運動する電子が飛び込んでくると， 電子は電荷を持っているので磁場から力を受け， 磁力線のまわりを螺旋運動するようになります． その際，電子のまわりの電場の急激な変化が光速で周囲の空間に伝わり， すなわち電磁波（光子）が放射されるのです． これがシンクロトロン放射(synchrotron radiation)です． あるいは，電子が磁場によって磁気的なブレーキ（制動）を受けて出す放射なので， （熱制動放射に対して）， 磁気制動放射(magnetic bremsstrahlung)ということもあります．
1個1個の電子は，シンクロトロン放射によって， ある振動数でピークを持った連続的なスペクトルを放射します． そのときのピーク振動数や強度は， 磁場の強さや電子のエネルギーに関係し， 磁場の強さが強いほど，また電子のエネルギーが大きいほど， 振動数の高い領域で強い電磁波が放射されます．
ところで，磁場中には無数の電子があるはずで， それぞれの電子からシンクロトロン放射が出てきます． 個々の電子のエネルギーはいろいろな値を取っていますが， エネルギーの高い電子ほどその個数は少ないでしょう． その結果，多数の電子から放射されるシンクロトロン放射のスペクトルも， 全体としてみれば，エネルギーが高いほど強さが対数的に減少する， いわゆる，べき乗型スペクトル(power law spectrum)になっています． べき乗型スペクトルは，横軸を振動数の対数，縦軸を光の強さの対数とした， スペクトル図の上では，（一般に右下がりの）直線になります．
具体的には，エネルギー E をもつ電子の個数 N が， N ∝ E -β のように減少するとき， シンクロトロン放射のスペクトル S は，

S ∝ ν-(β-1)/2 ∝ ν-α

対数では

ln S ＝ -α ln ν ＋ 定数

で表されるべき乗分布になります．

このようなシンクロトロン放射が起こるためには， 磁場と高エネルギーの電子が必要です． しかし，宇宙では磁場も電子もありふれた存在なので， シンクロトロン放射もごくありふれた現象です．

なおシンクロトロン放射の名前は， 磁場を同調（シンクロ）させて荷電粒子を高速に加速する装置 （シンクロトロン加速器）に由来しています．

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