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2013 Fiscal Year Research-status Report

天体放射の時間変動から探る高エネルギー宇宙線

Research Project

Project/Area Number 25400227
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

浅野 勝晃  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (80399279)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsガンマ線バースト / 活動銀河核ジェット / 粒子加速 / 最高エネルギー宇宙線 / 高エネルギーニュートリノ / X線・ガンマ線
Research Abstract

本課題の目的は「高エネルギー天体の時間変動観測を時間発展シミュレーションに基づいて解釈し、高エネルギー宇宙線生成のメカニズムを探る。同時に、謎に包まれている高エネルギー天体現象の放射メカニズムを明らかにする」というものである。研究計画の研究テーマとして5つ挙げていたが、その内4つの課題について順調に研究が進み、論文として発表する事ができた。
我々はガンマ線バーストの光球モデルを時間発展シミュレーションによって、そのスペクトルの進化を詳細に調べた(課題2)。我々の結果が示すように、観測を説明するためにはプラズマの加熱率の時間発展を微妙に調整する必要があり、モデルとして必ずしも及第点に達しているとは言えないと考えている。
課題3と5に関連し、AGNの二次加速モデルを検討した。通常、二次加速モデルは、スペクトルが鋭くなりすぎ、観測と合わないと思われていた。しかし、プラズマの時間発展を考慮する事で、二次加速モデルは電波からガンマ線の広い帯域でスペクトルを説明できる、有力なモデルであることが明らかになった。
課題1としては、Fermi衛星がGRB130427Aという非常に明るいバーストを検出し、その議論に加わった。爆発後、9時間たってからの高エネルギー放射が確認され、GRB残光の標準モデルに疑問を投げかける、興味深い結果となっている。この結果は私がまとめた後に、フェルミ日本チームのHPにアップされている。
これらの成果に加えて、私の時間発展シミュレーションを用いて、厳密なGRB起源宇宙線とニュートリノの放射を計算した。GRBはニュートリノによる観測的制限をかいくぐり、最高エネルギー宇宙線の源として寄与できることが具体的に示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画に記した課題はほぼ全て今年度中に論文として出版された。その成果も、AGNの二次加速の重要性を指摘するなど、大変有意義なものであると考えている。

Strategy for Future Research Activity

現在、宇宙線研究所の修士の院生と、中性子星合体時の非熱的放射の研究を行っている。我々の時間発展シミュレーションは、スペクトルや光度の進化を精密に議論できるため、将来の電磁波による重力波対応天体探査の際、大きな武器になると考えている。また、フェルミバブルと呼ばれる、銀河の大きな(~10kpc)ガンマ線の構造を電子の二次加速を用いて説明しようと、もう一人の院生と共に研究を進めている。このバブルは銀河中心の過去の活動により、大きな泡状構造が銀河の上下に生まれ、そこで加速された粒子からガンマ線が放たれていると考えられている。ここでも衝撃波下流のプラズマの時間発展を取り入れることで、電波からガンマ線までにいたるスペクトルや輝度分布を説明できると考えている。多くの研究者は陽子起源のガンマ線モデルで説明しようと試みているが、我々のモデルは電波も説明しようと試みており、より包括的なモデルになりうるのではと考えている。
どれも大変時節を得た、興味深い課題だと考えている。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

10%ほどの金額が残っているが、これは年度末に切れてしまったプリンタ関係の消耗品費に既に大部分が使われている。また最新の論文の投稿料1110ドルは次年度に支払うことが確定している。
上記にあるように、すでに支出済みで、実質的に残額はない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Neutrino and Cosmic-Ray Release from Gamma-Ray Bursts: Time-Dependent Simulations2014

    • Author(s)
      Katsuaki Asano and Peter Meszaros
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 785 Pages: 54

    • DOI

      10.1088/0004-637X/785/1/54

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Time-Dependent Models for Blazar Emission with the Second-Order Fermi Acceleration2014

    • Author(s)
      Katsuaki Asano, Fumio Takahara, Masaaki Kusunose, Kenji Toma, and Jun Kakuwa
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 780 Pages: 64(12pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/780/1/64

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fermi-LAT Observations of the Gamma-Ray Burst GRB 130427A2014

    • Author(s)
      M. Ackermann, M. Ajello, K. Asano et al.
    • Journal Title

      Science

      Volume: 343 Pages: 42-47

    • DOI

      10.1126/science.1242353

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Evaluation of the Exposure in Nadir Observation of the JEM-EUSO Mission2013

    • Author(s)
      J.H. Adams Jr. et al.
    • Journal Title

      Astroparticle Physics

      Volume: 44 Pages: 76-90

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2013.01.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatially Resolved Spectroscopy of a Pulsar Wind Nebula in MSH 15-562013

    • Author(s)
      Yoichi Yatsu, Katsuaki Asano, Nobuyuki Kawai, Yuki Yano, and Takeshi Nakamori
    • Journal Title

      Astrophysical Journal

      Volume: 773 Pages: 25(14pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/773/1/25

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photon and Neutrino Spectra of Time-Dependent Photospheric Models of Gamma-Ray Bursts2013

    • Author(s)
      Katsuaki Asano and Peter Meszaros
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 09 Pages: 008

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/09/008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The First Fermi LAT Gamma-Ray Burst Catalog2013

    • Author(s)
      M. Ackermann, M. Ajello, K. Asano et al.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Supplement

      Volume: 209 Pages: 11(90pp)

    • DOI

      10.1088/0067-0049/209/1/11

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ガンマ線バーストはUHECR源たりうるか?2014

    • Author(s)
      浅野勝晃
    • Organizer
      Cosmic Neutrino PeVatron (NuPeV 2014)
    • Place of Presentation
      ホテル一宮シーサイドオーツカ(千葉県長生郡一宮町)
    • Year and Date
      20140217-20140219
    • Invited
  • [Presentation] Acceleration and Emission in GRBs2013

    • Author(s)
      Katsuaki Asano
    • Organizer
      Multi-Messenger Approaches to Cosmic Rays: Origins and Space Frontiers
    • Place of Presentation
      Institut d'Astrophysique de Paris (France)
    • Year and Date
      20131127-20131129
    • Invited
  • [Presentation] 時間発展シミュレーションに基づいたGRBからのニュートリノ背景放射2013

    • Author(s)
      浅野勝晃、Peter Meszaros, Shan Gao
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      高知大学
    • Year and Date
      20130920-20130923
  • [Presentation] ガンマ線バーストからの逃走中性子とニュートリノ2013

    • Author(s)
      浅野勝晃、Peter Meszaros
    • Organizer
      日本天文学会2013年秋季年会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      20130910-20130912
  • [Presentation] High-energy neutrinos and gamma-rays from GRBs2013

    • Author(s)
      Katsuaki Asano, Peter Meszaros, and Shan Gao
    • Organizer
      2013 Multi-Messenger Transient Astrophysics Workshop
    • Place of Presentation
      北京大学(中国)
    • Year and Date
      20130506-20130510
    • Invited
  • [Remarks] Publications

    • URL

      http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/~asanok/publication.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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