2016 Fiscal Year Research-status Report
解像型大気チェレンコフ望遠鏡群で探る宇宙線kneeの起源
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16K05373
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉越 貴紀 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (30322366)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 理子 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (10420233)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 宇宙線（実験） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、解像型大気チェレンコフ望遠鏡（IACT）群と呼ばれる超高エネルギー天体ガンマ線観測装置を用い、宇宙線エネルギースペクトルの特徴的な構造であり、宇宙線物理学の長年の謎である"knee"の起源を、以下の2つのアプローチで探求する。
１、稼働中の観測装置である米国アリゾナのVERITAS IACT群を用い、現行装置規模における最高感度でknee領域に関わる天体ガンマ線（10 TeV以上）を観測する。特に、kneeの起源として有力視されている超新星残骸を大天頂角観測法で観測し、起源の兆候を探索する。
２、次世代大型IACT群計画CTAは、天体ガンマ線観測感度を現行装置より一桁改善する。本計画を国際協力の下で推進しつつ、その豊富な観測データを活かした、10 TeV以上で効果的な新規データ解析手法を開発し、CTAの本格稼働に備える。
平成28年度は、VERITASグループの主要メンバーと上記１の観測計画について議論し、大天頂角観測法で標的とする超新星残骸の選定について一定の指針を得た。本研究で優先度が最も高いと考えていた超新星残骸（RX J1713.7-3946）は、VERITASサイトの緯度では観測に適さない（天頂角が大き過ぎる）可能性があるため、今後現地に赴いて観測条件を確認すると共にグループ内でさらに議論を深め、観測計画を具体化していく。また、VERITASのデータアーカイブサイトから観測データをダウンロードする方法を習得すると共にデータ解析ソフトウェアの使用法を習熟し、新規データの解析体制を整えた。上記２については、IACT群の高い信号対雑音比をさらに改善することを目指し、個々のIACTが記録するガンマ線および雑音（宇宙線）由来の大気チェレンコフ光像の新規特徴抽出法の開発に着手した。これは従来の特徴抽出法に大気チェレンコフ光の到着時間分布を統合したものであり、平成28年度はその数学的・統計学的基礎を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
VERITASグループメンバーとの議論において、VERITASにおける超新星残骸の大天頂角観測が事前の想定より困難であるという認識に至り、再検討を要したのが主な理由である。また、本研究への貢献を期待していた大学院学生が進路について方針転換したことも一因である。
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| Strategy for Future Research Activity |
RX J1713.7-3946のような若くて明るい超新星残骸がkneeの起源を調べるための観測標的として最も有望であるが、VERITASにおいて観測条件が不利で観測計画に説得力を与えられない場合、対象とする超新星残骸の種類・範囲を拡げる必要がある。観測条件の調査を進めると共に幾つかの観測候補天体（超新星残骸）について観測・解析計画を検討し、平成29年度には観測提案書をまとめたい。VERITASで大天頂角観測法で既に観測した銀河中心領域のデータを解析することで計画作成のヒントが得られる可能性があり、これを行うことも検討する。また、大気チェレンコフ光像の特徴抽出法の開発を継続し、平成29年度には新規手法をシミュレーションデータに適用してその有効性を確認する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度のCTAミーティングが本研究代表者、分担者の所属機関の近隣で開催され、参加旅費の支出を節約することができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
外国旅費（VERITAS、CTAミーティングの参加旅費等）として使用する他、平成28年度に購入したデータ解析用計算機の周辺機器等を増強する。
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