2019 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding cosmic-ray acceleration processes through gamma-ray observations with H.E.S.S. and Fermi
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18H03722
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| Research Institution | Rikkyo University |
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Principal Investigator |
内山 泰伸 立教大学, 理学部, 教授 (00435801)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 宇宙線 / 粒子加速 / ガンマ線 / X線 / 超新星残骸 / パルサー星雲 / ガンマ線バースト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙線加速機構の解明を大きな目標とし、フェルミガンマ線宇宙望遠鏡と H.E.S.S. 大気チェレンコフ望遠鏡群を組み合わせた GeV から TeV にわたる広範囲のガンマ線観測、およびガンマ線放射天体のX線硬X線観測による研究を推進している。本年度は、(1) パルサー星雲、(2) 超新星残骸、(3) ガンマ線バーストの観測的・理論的研究を進めた。それぞれのカテゴリーについて、本年度の研究実績は次の通りである。
(1) フェルミ衛星による長期間のガンマ線観測データを用いて、かに星雲からの GeV ガンマ線フレアを多数発見することに成功し、フレア領域の物理状態（磁場など）を推定することができた。国際学術誌に２本の論文を発表した(Arakawa M., et al. ApJ 2020; Khangulyan, D., et al. MNRAS 2019)。
(2) 超新星残骸RXJ1713.7-3946のX線データの解析を進め、コンパクトなシンクロトロンX線源が北西領域に分布していることを発見し、二次電子によるシンクロトロンX線である可能性について検討した。本研究成果は現在、国際学術誌に投稿中である (Higurashi, R., et al. ApJ submitted)。
(3) 相対論的ジェットが放射するガンマ線から宇宙線加速に迫るため、ガンマ線バーストの相対論的ジェットからの超高エネルギーガンマ線放射の探査を行い、はじめてガンマ線残光からの超高エネルギーガンマ線放射の検出に成功し、Nature 誌で発表した（H.E.S.S. Collaboration,Nature 2019)。本研究課題研究チームのKhangulyan氏が主要著者の１名であり、立教大学からプレスリリースを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
(1) かに星雲からの GeV ガンマ線フレアを多数発見し、新しいモデルを提案(Arakawa M., et al. ApJ 2020; Khangulyan, D., et al. MNRAS 2019)。
(2) 超新星残骸RXJ1713.7-3946のにおける二次電子によるシンクロトロンX線源の候補天体を発見 (Higurashi, R., et al. ApJ submitted)。
(3) ガンマ線バーストにおける相対論的ジェットからのガンマ線放射の探査を行い、はじめてガンマ線残光からの超高エネルギーガンマ線放射の検出に成功（H.E.S.S. Collaboration,Nature 2019)。
という３領域において、研究の顕著な業績をあげることができたため、計画以上の進展があったと自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
パルサー星雲、超新星残骸、ガンマ線バーストの観測的・理論的研究、それぞれのカテゴリーについて、今後の研究推進の方針は次の通りである。
(1) 本年度、フェルミ衛星によって、かに星雲からの GeV ガンマ線フレアを多数発見することに成功し、フレア領域の物理状態（磁場など）を推定することができ、新しいガンマ線放射モデルを提案することができた。今後は、この新モデルの検証を進めるため、より系統的なフレア検出の手法を開発する。
(2) 超新星残骸RXJ1713.7-3946のX線データの解析から、二次電子によるシンクロトロンX線を放射するコンパクトX線を発見できたため、今後は多波長観測のデータから放射機構を検証する。
(3) ガンマ線バースト残光からの超高エネルギーガンマ線放射のはじめての検出が実現したことを受け、今後も検出が見込まれるため、複数のガンマ線バーストのデータを統合して、放射機構の理論的検討を進める。
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