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マグネター放射機構の解明とガンマ線偏光観測のための次世代コンプトンカメラの開発

Research Project

Project/Area Number 17J04145
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

米田 浩基  東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsガンマ線連星 / 中性子星 / マグネター / MeVガンマ線 / ガンマ線検出器 / コンプトンカメラ / 電子飛跡検出 / 大気吸収線
Outline of Annual Research Achievements

昨年度から引き続き、MeVガンマ線帯域において、重要な天体であるガンマ線連星の解析を進めた。本年度は、昨年度から行っている、ガンマ線連星LS 5039の硬X線での周期解析をより詳細に行った。すざく衛星・NuSTAR衛星のどちらからも周期性の兆候が見つかり、その値から議論すると、この天体が、マグネターと呼ばれる10^15 G程度の極めて強い磁場を持った超強磁場中性子星を含み、磁気エネルギーを放射エネルギー源としている可能性が高いことを主張した。この結果を、いくつかの国際・国内学会で発表するとともに、論文投稿を行った。また、追観測による検証が不可欠であるため、そのための観測提案も提出した。
さらに、NuSTAR衛星とFermi衛星を用いた X線・GeVガンマ線でのエネルギースペクトルと軌道運動に対する依存性の調査を行い、軟X線と硬X線放射の放射の安定性が異なっている兆候と、2GeV付近を境にガンマ線フラックスの軌道位相への依存性が大きく異なっていることを発見した。加えて、シンクロトロンスペクトルモデルを構築し、広帯域スペクトルと比較することで、MeVガンマ線を放射する電子のエネルギー分布は、べき約1程度の極めて硬いスペクトルを持っていることを示し、LS 5039の粒子加速機構への新たな制限を与えた。以上の結果については、現在、論文化を進めている。
より詳細な観測・理論的研究が必要ではあるが、研究目的であるマグネターのX線放射機構の解明に対して、ガンマ線連星 LS 5039がマグネターを含むという可能性を通じて「連星におけるマグネター」という新たな視点を導くことができた。
電子飛跡型半導体コンプトンカメラでは、論文に向けて必要な追加データの取得を行った。現在、実験データの解析と論文化を進めている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Nuclear Physics(ドイツ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Yale University(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Nuclear Physics(ドイツ)

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  • [Int'l Joint Research] Yale University(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Durham(英国)

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  • [Int'l Joint Research] Columbia University(米国)

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      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Double photon emission coincidence imaging with GAGG-SiPM Compton camera2018

    • Author(s)
      Uenomachi Mizuki、Mizumachi Yuki、Yoshihara Yuri、Takahashi Hiroyuki、Shimazoe Kenji、Yabu Goro、Yoneda Hiroki、Watanabe Shin、Takeda Shin’ichiro、Orita Tadashi、Takahashi Tadayuki、Moriyama Fumiki、Sugawara Hirotaka
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 印刷中 Pages: 161682-161682

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.11.141

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Si-CMOS hybrid detectors towards electron tracking based Compton imaging in semiconductor detectors2017

    • Author(s)
      Yoneda Hiroki、Saito Shinya、Watanabe Shin、Ikeda Hirokazu、Takahashi Tadayuki
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 印刷中 Pages: 269-273

    • DOI

      10.1016/j.nima.2017.11.078

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Search for gravitational redshifted absorption lines in LMXB Serpens?X-12017

    • Author(s)
      Yoneda Hiroki、Done Chris、Paerels Frits、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 475 Issue: 2 Pages: 2194-2203

    • DOI

      10.1093/mnras/stx3328

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガンマ線連星LS 5039のX線ガンマ線放射の研究2020

    • Author(s)
      米田 浩基
    • Organizer
      高宇連 博士論文発表会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of hard X-ray pulsation from LS 5039 using Suzaku and NuSTAR2019

    • Author(s)
      Hiroki Yoneda
    • Organizer
      Variable Galactic Gamma-Ray Sources(V)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sign of hard X-ray pulsation from the gamma-ray binary system LS 50392019

    • Author(s)
      Hiroki Yoneda
    • Organizer
      The cosmos at high energies: exploring extreme physics through novel instrumentation
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガンマ線連星 LS5039からの硬X線パルスの検出2019

    • Author(s)
      米田 浩基
    • Organizer
      第2回MeVガンマ線天文学研究会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Next Generation sub-MeV and MeV Gamma-ray Detector2018

    • Author(s)
      Hiroki Yoneda, Shin Watanabe, Yoshiyuki Inoue, Kazuhiro Nakagawa, Hirokazu Ikeda, Shinichiro Takeda, Tadayuki Takahashi
    • Organizer
      TeV Particle Astrophysics
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線衛星「すざく」とNuSTAR衛星を用いた、ガンマ線連星LS5039からのパルス探索2018

    • Author(s)
      米田浩基、牧島一夫、松元崇弘、榎戸輝揚、中澤知洋、馬場彩、高橋忠幸
    • Organizer
      日本天文学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 半導体検出器における、電子飛跡を用いたコンプトンイメージングの実証2018

    • Author(s)
      米田浩基, 渡辺伸, 齋藤新也, 池田博一, 高橋忠幸
    • Organizer
      日本物理学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] LMXB Serpens X-1 における重力赤方偏移した中性子星大気吸収線の探索2017

    • Author(s)
      米田浩基, Chris Done, Frits Paerels, 渡辺伸, 高橋忠幸
    • Organizer
      第6回「中性子星の核物質」研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Si-CMOS hybrid detectors towards electron tracking based Compton imaging in semiconductor detectors2017

    • Author(s)
      Yoneda Hiroki、Saito Shinya、Watanabe Shin、Ikeda Hirokazu、Takahashi Tadayuki
    • Organizer
      New Developments in Photodetection 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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