2017 Fiscal Year Annual Research Report
大口径大気チェレンコフγ線望遠鏡の稼働で迫る高エネルギー天体現象の発展的理解
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17H01126
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
窪 秀利 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40300868)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Mazin Daniel 東京大学, 宇宙線研究所, 特任准教授 (90747990)
齋藤 隆之 東京大学, 宇宙線研究所, 特任助教 (60713419)
井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
片桐 秀明 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (50402764)
櫛田 淳子 東海大学, 理学部, 教授 (80366020)
中森 健之 山形大学, 理学部, 准教授 (30531876)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 宇宙ガンマ線 / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 波形GHzサンプリング回路 / 活動銀河核 / 超新星残骸 / 銀河中心領域 / 暗黒物質探索 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、次期ガンマ線天文台であるチェレンコフ望遠鏡大規模アレイ計画Cherenkov Telescope Array(CTA)の口径23m望遠鏡LSTの4台アレイの建設を完了し、高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構や宇宙線起源の解明および暗黒物質対消滅ガンマ線探索を行うことである。本年度、以下の成果を得た。
１、北サイトであるスペイン・ラパルマ島に建設されるCTA－LST望遠鏡に搭載する焦点面カメラについて、以下の開発を行った。（１）光電子増倍管を波形GHzサンプリング回路基板に取り付け、望遠鏡初号機に必要な数に対する動作試験および性能評価を行った。（２）望遠鏡2-4号機に搭載する、波形GHzサンプリング回路基板の開発および性能評価を行った。
２、MAGIC望遠鏡によるサブTeV/TeVガンマ線観測のデータを解析した。（１）Fermi衛星LAT検出器の観測で、超高エネルギーニュートリノ事象IceCube-170922Aの誤差内にある活動銀河核TXS 0506+056の増光が検出された(Atel#10791)。MAGICでフォローアップ観測を行い、TXS 0506+056からの超高エネルギーガンマ線を初めて検出し、活動銀河核からの超高エネルギーニュートリノとガンマ線放射の相関が示唆された。（２）超新星残骸Cas Aを観測し、エネルギースペクトルのカットオフが約3 TeVにあり、銀河系内宇宙線起源を説明できるPeV粒子加速器ではないことが分かった。（３）銀河中心領域を観測し、G2ガス雲が接近する前後で、ガンマ線(50 TeVまで)の強度変化は観測されなかった。また、電波arc領域にガンマ線源を検出し、銀河面上に広がった放射の兆候があった。（４）矮小楕円体銀河Ursa Major IIを観測し、 暗黒物質対消滅断面積に対して、従来よりも厳しい上限値を得た。
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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
次期大気チェレンコフ望遠鏡であるCTA口径23m望遠鏡の主焦点カメラを構成する、光電子増倍管1855本と波形GHzサンプリング回路について、初号機分の全数の動作試験を完了させ、さらに、2-4号機分の製作を開始しており、本研究の目的である、望遠鏡4台アレイの建設がおおむね順調に進んでいる。また、超新星残骸Cas Aの現行のMAGIC望遠鏡によるTeVガンマ線の観測では、銀河系内宇宙線起源を説明できないことが分かったが、MAGIC望遠鏡とIceCube実験による超高エネルギーニュートリノ観測によって、活動銀河核からの超高エネルギーニュートリノとガンマ線放射が示唆される事象が検出され、銀河系外宇宙線の起源解明に大きな進展があり、本研究のもう一つの目的である、高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構や宇宙線起源の解明も、おおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次期ガンマ線天文台計画CTAの口径23m望遠鏡の主焦点に搭載するカメラの開発および製作を今後も続け、望遠鏡初号機に搭載するカメラを完成させ望遠鏡本体に取り付け、実証および本観測を目指す。これと並行して、望遠鏡2-4号機のカメラを完成させ、望遠鏡4台アレイの建設を完了させる。また、現行MAGIC望遠鏡と稼働開始するCTA-LST望遠鏡を用いて、活動銀河核や超新星残骸、パルサー星雲、ガンマ線バーストなどを観測し、高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構および宇宙線起源の解明を目指すとともに、矮小銀河や銀河中心領域を観測し、暗黒物質対消滅ガンマ線の探索も継続する。
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