2018 Fiscal Year Research-status Report
宇宙線と星間ガスや大気の相互作用終状態を広帯域で再現するシミュレータの開発
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15K05098
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
釜江 常好 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (90011618)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奈良 寧 国際教養大学, 国際教養学部, 教授 (70453008)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙線組成 / 原子核宇宙線の相互作用 / 白色矮星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究で、宇宙線の電子、陽子や原子核のスペクトルは、銀河系由来の高エネルギー成分の他に、近傍の連星白色矮星由来の数１００ＧｅＶ以下の成分が、かなり混ざっていることを発見していた。これは、特に、電子線で顕著であり、数ＧｅＶ以下では、９０％を越えていた。また、ヘリウム原子核（α線）より重い原子核宇宙線でも、数１０％に及んでいた。昨年度は、日本物理学会で発表し、国内各地で口頭の発表を行った。
本年度は、これを、天体ガンマ線観測、白色矮星が出すＸ線、中性子の加速機構、白色矮星の組成などの専門家の協力を得て、論文（論文リスト３）としてまとめた。
論文の要点は、まず、数１００ＧｅＶ以下の宇宙線は白色矮星は、Ｘ線観測で確立されている電子線を放出する激変星が出す電子線と、ガンマ線観測で発見されている、陽子・原子核線を爆発的に放出する新星（ＮＯＶＡ）起源であると仮定する。この仮定のもとに、最新の宇宙線観測データを解析すると、数ＧｅＶ以下では、Ｖｏｙａｇｅｒ１衛星の観測データを再現し、数ＧｅＶから１００ＧｅＶ間では、ＡＭＳ０２等の衛星で観測したデータを再現するモデルを作成する。このモデルを使って、銀河系中心で観測されているガンマ線のスペクトルと、強度を解析すると、銀河系中心には、太陽系近傍の２．５倍の白色矮星起源の宇宙線が存在することが判明した。これらの宇宙線は、銀河系中心付近の高密度の星間ガスと衝突し、数ＧｅＶから数１０ＧｅＶのガンマ線が大量に生まれ、フェルミ衛星で観測された「ＧｅＶバンプ」を生んでいることでいるとの結論に達した。発表論文は、論文リストの３である。
これ以外に、本研究課題の担当者が中心になり研究してきた、宇宙線起源天体、超新星残骸かに星雲と、白鳥座のＸ－１からのガンマ線の偏光の測定結果を、論文にまとめて、発表した（論文１，２）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請当初は、ＣＥＲＮのＬＨＣなどで実績のある素粒子の相互作用をシミュレーションするプログラム、Ｐｙｔｈｉａを使い、低エネルギー側で実績あるシミュレータ、奈良博士のＪＡＭとつないて、広帯域のシミュレーション・プログラムを開発する予定であったが、その中で、白色矮星からの重粒子宇宙線のデータが、ＡＭＳ０２から発表され、興味ある示唆が読み取れたので、方針を変更した。同じようなテーマで、有意義な結果が得られたことに満足しているが、当初の計画と違った方向に進展したので、残念ながら、１００点満点でないかもしれない。その一方で、研究の進展にあわせて、柔軟に対応した点では、プラスであったと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画と違った方向に進展し、白色矮星からの宇宙線が到来していることが確認できたが、現在、太陽系近傍の白色矮星で、定常にガンマ線を放出しているものは、同定されていない。ヨーロッパ宇宙開発機構（ESA）の、GAIA衛星のデータが、最近公開された。その中には、多くの太陽系に近い白色矮星がある。これらを、Fermiガンマ線観測衛星の未確認天体のリストと比較して見たい。対応が確認できれば、本年度発表した論文の結論をさらに補強することになる。
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| Causes of Carryover |
本補助事業の研究目的の一つである、JAMとPythia8を結合した宇宙線と星間物質の相互作用シミュレータ作成が完了し、ガンマ線のスペクトルを予測た。2019年3月までにその結果の取りまとめと行い、9月に開催される日本物理学会において発表予定である。学会での成果発表は研究遂行上極めて有益であり、その旅費に充当する。
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[Journal Article] Accretion geometry of the black-hole binary Cygnus X-1 from X-ray polarimetry2018
Author(s)
M. Chauvin, H. -G. Floren, M. Friis, M. Jackson, T. Kamae, J. Kataoka, T. Kawano, M. Kiss, V. Mikhalev, T. Mizuno, N. Ohashi, T. Stana, H. Tajima, H. Takahashi, N. Uchida, and M. Pearce
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Journal Title
Nature-Astronomy
Volume: 2
Pages: 652～655
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
