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2014 Fiscal Year Annual Research Report

高エネルギーガンマ線による極限宇宙の研究

Research Project

Project/Area Number 24000004
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

手嶋 政廣  東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40197778)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 窪 秀利  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40300868)
深沢 泰司  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60272457)
井岡 邦仁  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80402759)
山本 常夏  甲南大学, 理工学部, 准教授 (40454722)
戸谷 友則  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90321588)
Project Period (FY) 2012-05-29 – 2017-03-31
Keywords宇宙線(実験) / X線ガンマ線天文学 / 宇宙物理(実験) / 素粒子(実験)
Outline of Annual Research Achievements

本研究計画では、MAGIC望遠鏡(50GeV-10TeV)とFermiガンマ線衛星(100MeV-100GeV)を使い、5桁にわたる広帯域(100MeV-10TeV)で、銀河系内外の多くの極限的な天体を観測し、加速、ガンマ線放射の現場を今までにない精度で捉え、宇宙線の起源を解明することを目的とする。さらに、高エネルギーガンマ線天文学の将来へむけ、CTA計画(大規模チェレンコフ望遠鏡計画)の準備研究として、CTA23m大口径チェレンコフ望遠鏡プロトタイプを欧州グループと共同で建設している。
MAGIC望遠鏡により、2012年度-2014年度には、1ES0033+595(z不明), RX J1136.5+6737(z=0.1342), RBS0723(z=0.198), H1722+119(z>0.17), MS1221.8+2452(z=0.218), S3 0218+35(z=0.944), PKS 1441+25(z=0.939)等の活動銀河核から>100GeVガンマ線放射を発見した。深宇宙からのガンマ線観測もz=1の距離まで伸びてきた。またIC310から1分スケールで激しく変動する極めて明るいフレアーを観測し、ブラックホールのごく近傍で粒子加速が起こっていることを明らかにし、サイエンス誌に発表した。
また、2012-2014年度では、CTA大口径望遠鏡1号機の建設へ向けて、分割鏡、アクチュエーター、およびPMTクラスター、データ読みだし回路の量産をすすめた。また、試作をおこなった分割鏡の能動制御光学補正システムでは、レーザー、CMOSカメラを使い実験室の環境では2秒角の精度で分割鏡方向をモニターし、制御できることを実証した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

MAGIC望遠鏡は2013年のアップグレード終了後、今までにない高い性能(検出限界0.6%Crab Flux)で順調に運転がすすんでいる。複数の活動銀河核、超新星からの>100GeVガンマ線放射を発見している。とりわけ、z=1の活動銀河核を二つ観測し、>100GeVガンマ線による深宇宙の観測が急速に進み始めた。CTA大口径望遠鏡1号基を2016年カナリー諸島ラパルマに設置するスケジュールで順調に進んでいる。MAGIC望遠鏡と連動することにより、0.3%Crab Fluxまで感度を向上し、z=4までの宇宙がガンマ線で観測される。設置後1年以内に、ガンマ線バーストが地上チェレンコフ望遠鏡により初観測されることになり、ガンマ線バーストの物理が大きく進展することが期待できる。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定通り、以下のように研究を推進する。
・MAGIC, Fermiでの超新星残骸、活動銀河核の観測を継続する。
・超新星残骸IC443のディープな観測が進行中であり、宇宙線と分子雲の衝突、宇宙線の拡散、伝播について研究する。
・活動銀河核からのガンマ線に宇宙線陽子由来の信号を探索する。
・CTA大口径望遠鏡1号基の建設へ向けて、①分割鏡②PMTクラスター③読みだし回路の量産を進める。また望遠鏡制御プログラムを整備する。
・CTA大口径望遠鏡の計算機シミュレーションを進め、望遠鏡性能を最大限に引き出す解析方法を樹立する。
・2016年度には予定通り、CTA大口径望遠鏡1号基のコミッショニングを行い、MAGICと共同運用を開始し、sub-TeV領域(30-1000GeV)でのさらなる感度向上を図る。観測可能領域をz=4まで広げ、ガンマ線バーストの地上望遠鏡による初観測を目指す。

  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Black hole lightning due to particle acceleration at subhorizon scales2014

    • Author(s)
      MAGIC Collaboration, J. Aleksic, H. Kubo, R. Orito, M. Teshima, et al.
    • Journal Title

      Science

      Volume: 346 Pages: 1080-1084

    • DOI

      10.1126/science.1256183

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of very high energy gamma-ray emission from the blazar lES 0033+595 by the MAGIC telescopes2014

    • Author(s)
      MAGIC Collaboration, J. Aleksic, H. Kubo, R. Orito, M. Teshima, et al.
    • Journal Title

      Monthly Notice of Royal Astronomical Society

      Volume: 446 Pages: 217-225

    • DOI

      10.1093/mnras/stu2024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of TeV gamma-ray emission from the pulsar wind nebula 3C 58 by MAGIC2014

    • Author(s)
      MAGIC Collaboration, J. Aleksic, H. Kubo, R. Orito, M. Teshima, et al.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: 567 Pages: L8(1-5)

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201424261

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of very high energy gamma-ray emission from the blazar 1ES 1727+502 with the MAGIC Telescopes2014

    • Author(s)
      MAGIC Collaboration, J. Aleksic, H. Kubo, R. Orito, M. Teshima, et al.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: 563 Pages: A90(1-6)

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201321360

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シンポジウム「高エネルギーガンマ線天文学とCTA計画」CTA Japanの状況と今後の戦略2015

    • Author(s)
      手嶋政廣
    • Organizer
      物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-22
    • Invited
  • [Presentation] 特別講演「高エネルギーガンマ線天文学と次期計画CTA」2014

    • Author(s)
      手嶋政廣
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • Place of Presentation
      キッセイ文化ホール(長野県松本市)
    • Year and Date
      2014-11-02
    • Invited

URL: 

Published: 2016-06-01  

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