Shock waves are widespread in collisionless space plasmas throughout the Universe. How particles are accelerated at these shocks has been the subject of much research attention. The dominant source of the high-energy particles that pervade our Galaxy (cosmic rays) is thought to be the high-Mach number collisionless shocks that form around young supernova remnants, but it is unclear how much the lower Mach number collisionless shock waves frequently encountered by spacecraft in Solar System space plasmas can tell us about particle acceleration in the higher Mach number regime. Here we review recent studies of the shock wave that stands in the solar wind in front of the planet Saturn (Saturn's bow shock), based on Cassini spacecraft observations. This review represents a new direction of shock physics research, with the potential to bridge the gap between Solar System and astrophysical shocks. These studies have confirmed that Saturn's bow shock is one of the strongest shocks in the Solar System, and a recent discovery indicates that electron acceleration at high-Mach numbers may occur irrespective of the upstream magnetic field geometry. This is important because astrophysical shocks can often only be studied remotely via emissions associated with accelerated electrons. We discuss possible future directions of this emerging sub-field of collisionless space plasma shock physics.
衝撃波は、宇宙全体の無衝突宇宙プラズマにおいて広く見られる現象である。これらの衝撃波における粒子加速のメカニズムは、これまで多くの研究の焦点となってきた。我々の銀河に遍在する高エネルギー粒子（宇宙線）の主要な起源は、若い超新星残骸の周囲に形成される高マッハ数の無衝突衝撃波であると考えられているが、太陽系内で宇宙機が頻繁に観測する低マッハ数の無衝突衝撃波が、高マッハ数領域における粒子加速についてどの程度の知見を与え得るかは明らかになっていない。本稿では、土星の前方の太陽風中に存在する衝撃波（土星バウショック）に関する、カッシーニ宇宙機の観測に基づく最近の研究を概説する。この研究は、衝撃波物理学の新たな方向性を示すものであり、太陽系と天体物理学的な衝撃波の間のギャップを埋める可能性を秘めている。これらの研究により、土星バウショックが太陽系内で最も強い衝撃波の一つであることが確認され、また、高マッハ数における電子加速が上流の磁場構造に依存せずに生じ得ることを示す最近の発見がなされた。このことは、天体物理学的な衝撃波がしばしば加速電子に伴う放射を通じてのみ遠隔観測が可能であることを考慮すると、重要な意味を持つ。本稿では、この無衝突宇宙プラズマ衝撃波物理学の新興分野における今後の展望についても議論する。