銀河・銀河団の高感度硬 Ｘ 線・ガンマ線観測で拓く非熱的宇宙の探査

• 研究課題/領域番号: 11J07347
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 斉藤 新也 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: X線天文学 / 高エネルギー宇宙物理 / 半導体検出器 / 赤方偏移

研究概要

特別研究員採用第三年度目は、活動銀河核にともなうジェット構造に関して、観測データの解析と解析結果のモデリングを駆使することで、物理状態の解明を試みた。数百キロパーセクにも及ぶ活動銀河核ジェットは、銀河団ガスの加熱にも寄与することが示唆されており、そのエネルギー収支の解明は銀河、銀河団スケールでの非熱的活動を理解するうえで重要である。以下に本年度の研究内容の詳細を述べる。
活動銀河核ジェットにおいては、中心から輸送されるエネルギーが、ジェットのどこで粒子加速に消費され、放射に変換されるかは依然未解明のままである。この課題の解決を目指して私は、ジェットからの大部分の放射エネルギーを担うガンマ線帯域において、統計の許す限り時間分解した解析と変動のモデル化という新しいアプローチを選択した。激しい時間変動を特徴とするジェットの放射に関して、従来の長時間平均された多波長スペクトルに基づく解釈は十分でないと考えたためである。近年フェルミ衛星の観測によりもたらされたプレーザー(ジェットが地球方向を向いている活動銀河核)における1時間程度の単時間変動の発見をふまえ、さらに短い時間スケールでの変動を探査すべく、少数統計のもとで有効なベイズ統計を導入してフェルミ衛星の系統的データ解析を行った。その結果、一部の例外的な天体をのぞいて1時間以下での有意な変動は見つからなかった。この解析結果を投稿論文として準備中である。さらに、本解析で発見されたガンマ線フレアの短時間変動のプロファイルを単純な内部衝撃波モデルに基づいてモデル化したところ、本研究で解析したいずれのフレアについても、ジェットからの放射が、中心から1パーセク程度の位置で発生していることを示唆する結果を得た。これは従来極めて不定性の大きかったジェットの放射領域を優れた精度で見積もる方法であり、結果を別途投稿論文として準備している。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

従来不定性の大きかったジェットの放射領域の位置の見積もりに関して、フレア時の光度曲線を利用した精度の良い新たな評価方法を提示した点は大きな意義があると考える。最終年度である.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] VERY RAPID HIGH-AMPLITUDE GAMMA-RAY VARIABILITY IN LUMINOUS BLAZAR PKS 1510-089 STUDIED WITH FERMI-LAT (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, L. Stawarz, Y. T. Tanaka, T. Takahashi, G. Madej ski, F. D' Ammando
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 766 号: 1 ページ: L11-L11
  • DOI: 10.1088/2041-8205/766/1/l11
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution Compton cameras based on Si/CdTe double-sided strip detectors (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Odaka, Yuto Ichinohe, Shin'ichiro Takeda, Taro Fukuyama, Koichi Hagino, Shinya Saito, Tamotsu Sato, Goro Sato, Shin Watanabe, Motohide Kokubun, Tadayuki Takahashi, Mitsutaka Yamaguchi, Takaaki Tanaka, Hiroyasu Tajima, Kazuhiro Nakazawa, Yasushi Fukazawa
  • 雑誌名: uclear Instruments and Methods in Physics Research 巻: (印刷中) ページ: 179-183
  • DOI: 10.1016/j.nima.2011.12.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Applications and imaging techniques of a Si/CdTe Compton gamma-ray camera (2010)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichiro Takeda, Yuto Ichinohe, Kouichi Hagino, Hirokazu Odaka, Takayuki Yuasa, Shin-nosuke Ishikawa, Taro Fukuyama, Shihya Saito, Tamotsu Sato, Goro Sato, Shin Watanabe, Motohide Kokubun, Tadayuki Takahashi, Mitsutaka Yamaguchi, Hiroyasu Tajima, Takaaki Tanaka, Kazuhiro Nakazawa, Yasushi Fukazawa, Takashi Nakano
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: (掲載確定) 号: 1 ページ: 269-275
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2010.01.036
  • 査読あり
• [学会発表] ロケット実験FOXSIによる太陽硬X線の高感度撮像分光観測(1) (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤新也
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 埼玉大学
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載HXI/SGD主検出器部のASICのパラメータ最適化実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 斉藤新也
  • 学会等名: 日本物理学会秋季年会
  • 発表場所: 弘前大学(青森県)
  • 年月日: 2011-09-18
• [備考] 所属研究室ホームページ
  • URL: http://www.astro.isas.jaxa.jA/~takahasi/