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マグネター放射機構の解明とガンマ線偏光観測のための次世代コンプトンカメラの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17J04145
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

米田 浩基  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) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードガンマ線連星 / 中性子星 / マグネター / MeVガンマ線 / ガンマ線検出器 / コンプトンカメラ / 電子飛跡検出 / 大気吸収線
研究実績の概要

昨年度から引き続き、MeVガンマ線帯域において、重要な天体であるガンマ線連星の解析を進めた。本年度は、昨年度から行っている、ガンマ線連星LS 5039の硬X線での周期解析をより詳細に行った。すざく衛星・NuSTAR衛星のどちらからも周期性の兆候が見つかり、その値から議論すると、この天体が、マグネターと呼ばれる10^15 G程度の極めて強い磁場を持った超強磁場中性子星を含み、磁気エネルギーを放射エネルギー源としている可能性が高いことを主張した。この結果を、いくつかの国際・国内学会で発表するとともに、論文投稿を行った。また、追観測による検証が不可欠であるため、そのための観測提案も提出した。
さらに、NuSTAR衛星とFermi衛星を用いた X線・GeVガンマ線でのエネルギースペクトルと軌道運動に対する依存性の調査を行い、軟X線と硬X線放射の放射の安定性が異なっている兆候と、2GeV付近を境にガンマ線フラックスの軌道位相への依存性が大きく異なっていることを発見した。加えて、シンクロトロンスペクトルモデルを構築し、広帯域スペクトルと比較することで、MeVガンマ線を放射する電子のエネルギー分布は、べき約1程度の極めて硬いスペクトルを持っていることを示し、LS 5039の粒子加速機構への新たな制限を与えた。以上の結果については、現在、論文化を進めている。
より詳細な観測・理論的研究が必要ではあるが、研究目的であるマグネターのX線放射機構の解明に対して、ガンマ線連星 LS 5039がマグネターを含むという可能性を通じて「連星におけるマグネター」という新たな視点を導くことができた。
電子飛跡型半導体コンプトンカメラでは、論文に向けて必要な追加データの取得を行った。現在、実験データの解析と論文化を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute for Nuclear Physics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Yale University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute for Nuclear Physics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Yale University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Durham(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Columbia University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Double photon emission coincidence imaging with GAGG-SiPM Compton camera2018

    • 著者名/発表者名
      Uenomachi Mizuki、Mizumachi Yuki、Yoshihara Yuri、Takahashi Hiroyuki、Shimazoe Kenji、Yabu Goro、Yoneda Hiroki、Watanabe Shin、Takeda Shin’ichiro、Orita Tadashi、Takahashi Tadayuki、Moriyama Fumiki、Sugawara Hirotaka
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 印刷中 ページ: 161682-161682

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.11.141

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Si-CMOS hybrid detectors towards electron tracking based Compton imaging in semiconductor detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Yoneda Hiroki、Saito Shinya、Watanabe Shin、Ikeda Hirokazu、Takahashi Tadayuki
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 印刷中 ページ: 269-273

    • DOI

      10.1016/j.nima.2017.11.078

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search for gravitational redshifted absorption lines in LMXB Serpens?X-12017

    • 著者名/発表者名
      Yoneda Hiroki、Done Chris、Paerels Frits、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 475 号: 2 ページ: 2194-2203

    • DOI

      10.1093/mnras/stx3328

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ガンマ線連星LS 5039のX線ガンマ線放射の研究2020

    • 著者名/発表者名
      米田 浩基
    • 学会等名
      高宇連 博士論文発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Detection of hard X-ray pulsation from LS 5039 using Suzaku and NuSTAR2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yoneda
    • 学会等名
      Variable Galactic Gamma-Ray Sources(V)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sign of hard X-ray pulsation from the gamma-ray binary system LS 50392019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yoneda
    • 学会等名
      The cosmos at high energies: exploring extreme physics through novel instrumentation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガンマ線連星 LS5039からの硬X線パルスの検出2019

    • 著者名/発表者名
      米田 浩基
    • 学会等名
      第2回MeVガンマ線天文学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Next Generation sub-MeV and MeV Gamma-ray Detector2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yoneda, Shin Watanabe, Yoshiyuki Inoue, Kazuhiro Nakagawa, Hirokazu Ikeda, Shinichiro Takeda, Tadayuki Takahashi
    • 学会等名
      TeV Particle Astrophysics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線衛星「すざく」とNuSTAR衛星を用いた、ガンマ線連星LS5039からのパルス探索2018

    • 著者名/発表者名
      米田浩基、牧島一夫、松元崇弘、榎戸輝揚、中澤知洋、馬場彩、高橋忠幸
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 半導体検出器における、電子飛跡を用いたコンプトンイメージングの実証2018

    • 著者名/発表者名
      米田浩基, 渡辺伸, 齋藤新也, 池田博一, 高橋忠幸
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] LMXB Serpens X-1 における重力赤方偏移した中性子星大気吸収線の探索2017

    • 著者名/発表者名
      米田浩基, Chris Done, Frits Paerels, 渡辺伸, 高橋忠幸
    • 学会等名
      第6回「中性子星の核物質」研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of Si-CMOS hybrid detectors towards electron tracking based Compton imaging in semiconductor detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Yoneda Hiroki、Saito Shinya、Watanabe Shin、Ikeda Hirokazu、Takahashi Tadayuki
    • 学会等名
      New Developments in Photodetection 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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