2020 Fiscal Year Research-status Report
44Ti専用硬X線望遠鏡で明らかにする銀河系内陽電子の起源
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19K14749
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
佐藤 寿紀 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (60825975)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 硬X線望遠鏡 / Ia型超新星 / 崩壊γ線 / 銀河系内陽電子起源 / 超新星残骸 / 元素合成 / 重力崩壊型超新星 / γ線カロリメータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ia型超新星の中でも、He shell の核燃焼で爆発を誘発されるタイプのものは(Double Detonation model)、その He shell 燃焼の際に大量の 44Ti を合成し、陽電子を供給していると考えられている。一方で、そのIa型超新星の44Ti からの崩壊ガンマ線の観測例は未だない。本研究では、その観測的証拠を掴むための観測機器の開発と観測研究を行なっている。
我々は、この44Ti崩壊γ線(68 keV, 78 keV)の観測精度の飛躍的向上のため、ニューハンプシャー大やNASAと協力し、γ線TESカロリメータと硬X線望遠鏡を組み合わせた気球実験計画を進めている。昨年度に引き続き、今年度も米国の気球計画にプロポーザルを提出したが、未採択となった。課題を解決しながら、再度提案書を準備する予定である。硬X線望遠鏡の開発に関しては、昨年度から多層膜研究をNASA/GSFCで開始していたものの、Covid-19 の影響で開発に遅れが出ている。
観測研究に関しては、Ia型超新星の残骸(ケプラーの超新星残骸)の膨張速度を XMM-Newton 衛星のグレーティング観測で測定し、その三次元構造に迫った(Kasuga. 2021, ApJ受理)。加えて、Ia型超新星残骸 3C 397 から Ti と Cr を検出し、爆発中心の密度の推定に成功した(Ohshiro et al. 2021, ApJL受理)。理論研究とも協力しながら、様々な爆発モデルを残骸まで発展することに成功した(Ferrand et al. 2021, ApJ)。また、44Ti と同時に作られる安定Ti (= 48Ti)を超新星残骸 Cassiopeia A から発見し、Nature 誌で発表した。
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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
気球プロポーザルは未採択で、開発研究も Covid-19 の影響を受けているものの、観測研究で飛躍的進歩があった。特に Nature 誌に掲載された論文は、表紙にも選ばれ世界的に注目されている。今回の結果は、重力崩壊型超新星からの安定Tiの発見だったが、Ia型超新星でも同様に 44Ti と同じ場所で安定Tiができるはずである。γ線カロリメータを用いた観測だけでなく、X線帯域で安定Tiを探査することで、新たな視点から本研究を進めることができる事を提示できたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き気球計画の提案を行う。それと同時並行で、違う観点から研究課題遂行を目指す。特に、安定Tiの本研究課題への有用性については検討を開始する。また、2021年度から立教大学へ移動したことを活かし、カロリメータ開発の観点からも本研究課題の遂行を目指す。
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