次世代ガンマ線望遠鏡CTAを用いた系内宇宙線加速起源の解明
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20J21480
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
岡 知彦 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 宇宙線 / 超新星残骸 / ガンマ線 / 望遠鏡開発 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙線の起源は未解明である。中でも1 PeVまでは銀河系内で生成されていると考えられているが観測的証拠はない。宇宙線陽子が原子核反応を経て放射するガンマ線を観測することで加速天体を特定できる。本研究では、CTA大口径ガンマ線望遠鏡を完成させ、既存のMAGIC望遠鏡との共同観測体制を構築する。これにより、候補天体の放射起源解明、最大加速エネルギーの検出を可能にし、系内宇宙線起源の存在を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究において、天の川銀河系内の超新星残骸が1ペタ電子ボルトまでの宇宙線の生成源であるかを高エネルギーガンマ線観測から探索するため、現行のMAGICガンマ線望遠鏡を用いた天体観測、および、次世代TeVガンマ線天文台CTAの開発を進めた。
当該年度は、超新星残骸の最大加速エネルギーの時間発展という点についてより理解を深めるべく、昨年度までに開発し個別天体への適応に成功した粒子スペクトルモデルを、他天体への適応することを試みた。新たに適応した2天体（超新星残骸G106.3+2.7、および、G335.2+0.1）において、そのモデルが適応可能であることを新たに発見し、それらの天体の周辺の高密ガス領域におけるガンマ線放射の起源が、過去に超新星残骸で加速され逃走した宇宙線陽子によるものだと結論づけた。さらに、このモデリング結果は、調査した3つの超新星残骸全てで過去に1ペタ電子ボルトまで宇宙線を加速していたことを示しており、その生成量は地球での当エネルギー帯域の宇宙線測定量と一致することも発見した。これらは、PeVまでの宇宙線起源は超新星残骸であるというパラダイムを強く裏付ける結果となっており、発見から100年間以上たった今なお未解明であった宇宙線起源の解明に重要な進展を与えるものになった。上記の研究と並行して開発を進めた次世代ガンマ線望遠鏡CTAの観測により、さらにそのモデルパラメータに対する強い制限を得られるという示唆も得ている。
上記の結果は博士論文として、またその一部はすでに学術論文としてまとめ、公開している。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
