2020 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, 人工知能科学研究科, 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目標として、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。(a) 宇宙線電子・陽電子の加速源として注目されるパルサー星雲、(b) 銀河宇宙線の起源として有力視されている超新星残骸、(c) PeV を超えるエネルギーの宇宙線加速源の候補となる相対論的ジェット、の観測的・理論的研究を進めている。本年度の主要な研究実績は次の通りである。
(1)若い超新星残骸のX線観測データを系統的に解析し、TeV領域における電子加速の効率の進化モデルを検証した。超新星残骸の衝撃波領域における拡散係数の時間依存性や環境依存性を観測的に研究した。("Systematic Study of Acceleration Efficiency in Young Supernova Remnants with Nonthermal X-Ray Observations" The Astrophysical Journal)
(2) 超新星残骸G350.1-0.3のチャンドラ衛星・すざく衛星によるX線観測データを用いて、X線ラインのドップラーシフトやイメージ解析による移動速度の測定を行い、非常に非対称な爆発をしたと推定される超新星の残骸のイジェクタ運動学を詳細に研究した。("On the origin of the asymmetry of the ejecta structure and explosioin of G350.1-0.3" The Astrophysical Journal)
(3) 赤方偏移 z=0.0785 という非常に近傍で発生したガンマ線バースト GRB190829A の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、サイエンス誌に発表した。(H.E.S.S. Collaboration, Science in press)
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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
研究実績の概要や研究発表の欄で報告している通り、本年度に多数の学術論文を発表することができたため、順調に進展していると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
宇宙線電子・陽電子の加速源として注目されるパルサー星雲、銀河宇宙線の起源として有力視されている超新星残骸、PeV を超えるエネルギーの宇宙線加速源の候補となる相対論的ジェット、の観測的・理論的研究についての研究を進める予定であり、今後の研究推進の方針は次の通りである。
(1) これまでの本研究課題での成果で、かに星雲からの GeV ガンマ線フレアをフェルミ衛星によって新たに多数検出することに成功し、フレア領域の物理状態（磁場など）や新しいガンマ線放射モデルを提案することができた。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。また、2020年度に、若い超新星残骸のX線観測データを系統的に解析し、TeV領域における電子加速の効率の進化モデルを検証したので、今後は同様の系統的な検証をガンマ線観測データを用いて行う。
(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検出が実現したことを受け、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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[Journal Article] On the origin of the asymmetry of the ejecta structure and explosioin of G350.1-0.32021
Author(s)
Tsuchioka, T., Uchiyama, Y., Higurashi, R., Iwasaki, H., Otsuka, S., Yamada, S., Sato, T.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: －
Pages: －
Peer Reviewed
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