44Ti telescope for revealing the origin of positrons in the Milky Way

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14749
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Rikkyo University (2021-2022); Institute of Physical and Chemical Research (2019-2020)
• Principal Investigator: Sato Toshiki 立教大学, 理学部, 助教 (60825975)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超新星残骸 / 崩壊ガンマ線 / 陽電子 / 硬X線望遠鏡

Outline of Final Research Achievements

The major objective of this research is to directly observe 44Ti from Type Ia supernovae and elucidate the origin of positrons in our Galaxy, a mystery that has continued for about 80 years. The 44Ti detection technique involves the development of a telescope sensitive to 44Ti decaying gamma rays in the 68 and 78 keV energy range, and the development of a new telescope that can detect the 44Ti in the 68 keV and 78 keV energy range. The construction of a telescope with high sensitivity to 44Ti decay gamma rays in the 68 and 78 keV energy range and balloon experiments using the telescope have been proposed. As an observational study, we have proposed a new method to approach the origin of positrons from the observation of stable Ti, which is a substitute for 44Ti.

Free Research Field

X線天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回の研究で得られた成果で最も注目すべきは、「安定Ti」の初めての観測である。Ia型超新星・重力崩壊型超新星の両超新星の残骸で、我々のグループは初めてこの安定Tiを観測した。この安定Tiは、当初の目的であった44Tiと同じ場所で合成される元素である。44Ti の場合、崩壊した際のガンマ線を観測する必要があるため、崩壊し切ると観測できなくなる。一方で、安定Tiであれば、プラズマ化されていれば長く観測できるため、様々なターゲットに応用できることを意味する。このように、直接的に44Tiを観測するだけでなく、同領域でできる元素にも着目する新手法を開拓できたのは、学術的価値が高いと言える。