広視野ＭｅＶガンマ線望遠鏡気球実験による銀河面核ガンマ線観測

• Project/Area Number: 16J08498
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹村 泰斗 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: ガンマ線 / 望遠鏡開発 / 気球実験 / MeVガンマ線 / TPC / シンチレータ / SMILE / ETCC / 機器開発

Outline of Annual Research Achievements

本年度の研究実績はSMILE-2+気球実験の実施とその解析である。
既存の広角MeVガンマ線望遠鏡は宇宙環境下における感度が設計感度より1桁近く減少することが問題であった。我々はこの問題は、既存の望遠鏡が角度分解能を誤って評価していることに起因していると考え、正しくPoint Spread Functionを定義し角度分解能を評価することが可能なMeVガンマ線望遠鏡ETCCの開発を進めてきた。SMILE-2+気球実験は、Sub-MeV領域で明るいかに星雲と銀河中心領域を観測し、ETCCが宇宙環境下で地上と変わらない感度を保ち続けることや天体撮像能力を有することを実証する気球実験である。
現地時間2018年4月7日 6:24、オーストラリア、アリススプリングスにてSMILE-2+気球を放球した。SMILE-2+気球は約27時間高度40 kmにて水平浮遊し、かに星雲と銀河中心をそれぞれの観測時間は5時間、8時間の観測することに成功した。帰国後フライトデータのかに星雲観測データの解析を中心に研究を進めている。ETCCのバックグラウンド除去能力を用いて抽出したガンマ線イベントから、かに星雲ON領域-OFF領域をすることで、かに星雲方向からおよそ3σの超過成分を得ることに成功した。この観測結果はETCC性能から予測される光子数と一致し、ETCCが宇宙環境下において地上と同等の感度で動作していることが示された。これは先に述べた理由からMeVガンマ線望遠鏡開発として大きな一歩である。現在フライトデータ詳細解析のためにシミュレーションによる応答関数の作成やバックグラウンド評価を進めている。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Establishment of Imaging Spectroscopy of Nuclear Gamma-Rays based on Geometrical Optics (2017)
  • Author(s): T. Tanimori, Y. Mizumura, A. Takada, S. Miyamoto, T. Takemura, T. Kishimoto, S. Komura, H. Kubo, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi, T. Mizumoto, Y. Nakamasu, K. Nakamura, J. D. Parker, T. Sawano, S. Sonoda, D. Tomono, K. Yoshikawa
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 41511-41523
• [Journal Article] Imaging Polarimeter for a Sub-MeV Gamma-Ray All-sky Survey Using an Electron-tracking Compton Camera (2017)
  • Author(s): S. Komura, A. Takada, Y. Mizumura, S. Miyamoto, T. Takemura, T. Kishimoto, H. Kubo, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi, T. Mizumoto, Y. Nakamasu, K. Nakamura, M. Oda, J. D. Parker, T. Sawano, S. Sonoda, T. Tanimori, D. Tomono, and K. Yoshikawa
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 839 Pages: 41-53
• [Presentation] SMILE46：SMILE-2+ かに星雲解析報告 (2019)
  • Author(s): 竹村泰斗
  • Organizer: 日本物理学会 第74回年次大会
• [Presentation] Performance of SMILE-2+ Electron-Tracking Compton Camera (2018)
  • Author(s): Taito Takemura
  • Organizer: 42th COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SMILE-2+ガンマ線望遠鏡ETCCの性能評価 (2018)
  • Author(s): 竹村泰斗
  • Organizer: 大気球シンポジウム
• [Presentation] SMILE41: SMILE-2+望遠鏡ETCCの地上試験における性能評価 (2018)
  • Author(s): 竹村泰斗
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] SMILE34: MeVガンマ線望遠鏡による銀河面511keV観測気球実験 (2017)
  • Author(s): 竹村泰斗, 谷森達,高田淳史,水村好貴,古村翔太郎,岸本哲朗,吉川慶,中増勇真,中村優,谷口幹幸,水本哲矢,園田真也,窪秀利,黒澤俊介,身内賢太朗,澤野達也
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2017-03-20
• [Presentation] SMILE38: MeVガンマ線観測気球実験SMILE-II+準備状況報告 (2017)
  • Author(s): 竹村泰斗
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [Presentation] SMILE-II+MeVガンマ線望遠鏡性能評価 (2017)
  • Author(s): 竹村泰斗
  • Organizer: 大気球シンポジウム
• [Presentation] SMILE: MeV gamma-ray imaging-spectroscopy with well-defined point spread function using gaseous electron-tracking Compton camera (2016)
  • Author(s): T. Takemura, T. Tanimori, A. Takada, H. Kubo, T. Mizumoto, Y. Mizumura, T. Sawano1, K. Nakamura, Y. Matsuoka, S. Komura, T. Kishimoto, M. Oda, S. Miyamoto, Y. Nakamasu, K. Yoshikawa, K. Miuchi, S. Kurosawa
  • Organizer: 11th INTEGRAL CONFERENCE
  • Place of Presentation: Amsterdam
  • Year and Date: 2016-10-10
• [Presentation] MEMS技術による高ゲイン・高位置分解能μ-PICの開発 (2016)
  • Author(s): 竹村泰斗, 高田淳史, 谷森達, Parker JosephA, 水村好貴, 水本哲矢, 園田真也, 友野大, 古村翔太郎, 中増勇真, 吉川慶, 谷口幹幸, 中村優太, 松岡佳大, 中村輝石, 宮本奨平, 身内賢太朗, 澤野達哉
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21