2017 Fiscal Year Research-status Report
加速粒子から宇宙線へ - 次世代X線・γ線天文台を用いた銀河宇宙線生成現場の解明
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15K05107
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
馬場 彩 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70392082)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超新星残骸 / 宇宙線 / プラズマ診断 / X線 / ガンマ線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は研究の総まとめとして、宇宙線逃亡の可能性がGeVガンマ線観測から議論されている複数の超新星残骸の熱的プラズマ診断を系統的に行い、比較した。その結果、GeVガンマ線のスペクトルがソフトな天体ほど、加速現場の熱的プラズマの過電離からの緩和時間が長い傾向があることを発見した。相対論的粒子のラーマー半径はエネルギーに比例するため、高エネルギーまで加速された粒子ほど早く加速現場から逃亡し、加速粒子からの放射はソフトになっていくと推察できる。また、逃亡が始まるきっかけは加速現場である衝撃波と分子雲の衝突である可能性が示唆されている。さらに衝撃波と分子雲との衝突は加速現場のプラズマの急冷却を引き起こす。このことから、過電離プラズマの緩和時間をX線で測定することで宇宙線逃亡のタイムスケールを測定できることを観測的に初めて示した。この成果を複数の国際会議で招待講演・口頭講演し、論文投稿中である。
また、「ひとみ」衛星の超高エネルギー分解観測のデータから、超新星残骸N132Dの非等方膨張の発見、かに星雲のprogenitorが電子捕獲型超新星爆発であるとの同定、パルサー星雲G21.5-0.9の広帯域スペクトル決定など、複数の成果をあげた。これらの結果についても論文にまとめ、発表した。「ひとみ」以外でも、超新星残骸RXJ1713-3946近傍のhigh mass X-ray binaryの同定、超新星残骸Cas Aのknotのproper motion測定手法の開発などの成果を挙げている。
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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
当初の目的であった宇宙線逃亡の兆候は確実につかみ、当初の目的を達成した。さらに、複数の天体を比較することで宇宙線逃亡のタイムスケールを測定できることまで示したことは、当初の目的より大きな進展であった。
一方計画中に打ち上げ稼働する予定であった「ひとみ」衛星は短命に終わり、「ひとみ」で遂行予定であった宇宙線加速効率の測定などはできなかった。しかし「ひとみ」衛星はその短い寿命中に複数の天体を観測し、データから様々な知見を得た。この成果から、「ひとみ」代替機の性能であれば、当初の目的を確実に達成できることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
粒子加速現場からの逃亡を測定することは、銀河宇宙線起源の解明の最後の1ピースである。我々は宇宙線逃亡のタイムスケールを、加速現場熱的プラズマのX線観測という「ストップウォッチ」を用いて測定可能であることを初めて観測的に示した。一方定量的測定には本研究では至らなかったため、今後は定量化に努め、宇宙線逃亡のタイムスケールを定量的に測定し、超新星残骸衝撃波の銀河宇宙線に対する寄与を定量的に求めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
現在投稿中の論文の支払いが年度をまたいだため。また、2018年度に本研究課題の内容でイタリアでの招待講演を依頼されているので、その旅費にあてる。
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