PeV 天体からの高エネルギーマルチメッセンジャーの理論的研究

• 研究課題/領域番号: 18H01215
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2018年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
• キーワード: 高エネルギー天体 / マルチメッセンジャー / 宇宙線 / ブラックホール / ジェット

研究成果の概要

光子だけでなく全ての素粒子を用いて宇宙を調べるマルチメッセンジャーの時代が到来し、ブラックホールからのジェットなど、高エネルギー天体の謎に迫る手段が増えた。この中で、我々は、(1) 重力波と同時に観測されたショートガンマ線バーストのoff-axisジェットモデルを確立した。(2) 連星中性子星合体時に飛散する物質中のジェットの伝搬や構造を理論的に明らかにした。(3) 高速電波バーストに関する新しい理論モデルを提唱し、宇宙論に応用した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人類はこれまで宇宙を観測する手段を新たに獲得するたびに、新しい宇宙像を発見し、知の限界を開拓してきた。21世紀になり、光子だけでなく全ての素粒子を用いて宇宙を調べるマルチメッセンジャーの時代に突入した今、観測を統一的に理解・予言する理論モデルは必須である。我々は、宇宙一明るい天体であるガンマ線バーストのマルチメッセンジャーモデルの確立に寄与した。また、宇宙一明るい電波バーストである高速電波バーストに対する理論的モデルを提唱した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Bath(英国)
• [国際共同研究] University of Nevada, Las Vegas/Pennsylvania State University(米国)
• [国際共同研究] Max Planck Institute, AEI(ドイツ)
• [国際共同研究] Ecole normale superieure (Paris)(フランス)
• [国際共同研究] University of Bath(英国)
• [国際共同研究] University of Nevada, Las Vegas/Pennsylvania State University(米国)
• [国際共同研究] Max Planck Institute, AEI(ドイツ)
• [国際共同研究] Ecole normale superieure (Paris)(フランス)
• [国際共同研究] テルアビブ大学(イスラエル)
• [国際共同研究] ペンシルバニア州立大学(米国)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所（AEI）(ドイツ)
• [国際共同研究] ペンシルバニア州立大学(米国)
• [国際共同研究] テルアビブ大学(イスラエル)
• [雑誌論文] Cocoon breakout and escape from the ejecta of neutron star mergers (2023)
  • 著者名/発表者名: Hamidani Hamid、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 520 号: 1 ページ: 1111-1127
  • DOI: 10.1093/mnras/stad041
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Expanding fireball in magnetar bursts and fast radio bursts (2022)
  • 著者名/発表者名: Wada Tomoki、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 519 号: 3 ページ: 4094-4109
  • DOI: 10.1093/mnras/stac3681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Probing particle acceleration at trans-relativistic shocks with off-axis gamma-ray burst afterglows (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kazuya、Ioka Kunihito、Ohira Yutaka、van?Eerten Hendrik J
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 517 号: 4 ページ: 5541-5559
  • DOI: 10.1093/mnras/stac3022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Probing cosmology and gastrophysics with fast radio bursts: cross-correlations of dark matter haloes and cosmic dispersion measures (2022)
  • 著者名/発表者名: Shirasaki Masato、Takahashi Ryuichi、Osato Ken、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 512 号: 2 ページ: 1730-1750
  • DOI: 10.1093/mnras/stac490
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Binary comb models for FRB 121102 (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Wada, K. Ioka and B. Zhang
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal, 巻: 920 号: 1 ページ: 54-54
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac127a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fallback Accretion Halted by R-process Heating in Neutron Star Mergers and Gamma-Ray Bursts (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki Wataru、Kiuchi Kenta、Ioka Kunihito、Wanajo Shinya
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 922 号: 2 ページ: 185-185
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac23d9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fallback Accretion Model for the Years-to-decades X-Ray Counterpart to GW170817 (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki Wataru、Ioka Kunihito、Kiuchi Kenta
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 916 号: 2 ページ: L13-L13
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac1120
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neutron conversion-diffusion: a new model for structured short gamma-ray burst jets compatible with GRB 170817 (2021)
  • 著者名/発表者名: Preau Edwan、Ioka Kunihito、Meszaros Peter
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 503 号: 2 ページ: 2499-2513
  • DOI: 10.1093/mnras/stab652
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Statistical modelling of the cosmological dispersion measure (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Ryuichi、Ioka Kunihito、Mori Asuka、Funahashi Koki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 502 号: 2 ページ: 2615-2629
  • DOI: 10.1093/mnras/stab170
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] OUP accepted manuscript (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kazuya、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 501 ページ: 5746-5756
  • DOI: 10.1093/mnras/stab032
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Binary Comb Model for Periodic Fast Radio Bursts (2020)
  • 著者名/発表者名: Ioka Kunihito、Zhang Bing
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 893 号: 1 ページ: L26-L26
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab83fb
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inverse reconstruction of jet structure from off-axis gamma-ray burst afterglows (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kazuya、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 497 号: 1 ページ: 1217-1235
  • DOI: 10.1093/mnras/staa1984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast Radio Burst Breakouts from Magnetar Burst Fireballs (2020)
  • 著者名/発表者名: Ioka Kunihito
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 904 号: 2 ページ: L15-L15
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abc6a3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jet propagation in expanding medium for gamma-ray bursts (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamidani Hamid、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 500 号: 1 ページ: 627-642
  • DOI: 10.1093/mnras/staa3276
  • 査読あり
• [雑誌論文] The spectrum of a fast shock breakout from a stellar wind (2019)
  • 著者名/発表者名: Ioka Kunihito , Levinson Amir , Nakar Ehud
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 484 号: 3 ページ: 3502-3509
  • DOI: 10.1093/mnras/stz270
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spectral puzzle of the off-axis gamma-ray burst in GW170817 (2019)
  • 著者名/発表者名: K, Ioka and T. nakamura
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 487 号: 4 ページ: 4884-4889
  • DOI: 10.1093/mnras/stz1650
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Jet Propagation in Neutron Star Mergers and GW170817 (2019)
  • 著者名/発表者名: Hamidani Hamid、Kiuchi Kenta、Ioka Kunihito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1093/mnras/stz3231
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Upscattered Cocoon Emission in Short Gamma-Ray Bursts as High-energy Gamma-Ray Counterparts to Gravitational Waves (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura Shigeo S.、Murase Kohta、Ioka Kunihito、Kisaka Shota、Fang Ke、Meszaros Peter
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 号: 1 ページ: L16-L16
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab59e1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Can an off-axis gamma-ray burst jet in GW170817 explain all the electromagnetic counterparts? (2018)
  • 著者名/発表者名: Ioka Kunihito , Nakamura Takashi
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2018 号: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1093/ptep/pty036
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Is the Macronova in GW170817 Powered by the Central Engine? (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Tatsuya , Ioka Kunihito , Kisaka Shota , Nakar Ehud
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 861 号: 1 ページ: 55-55
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac4a8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First ALMA Light Curve Constrains Refreshed Reverse Shocks and Jet Magnetization in GRB 161219B (2018)
  • 著者名/発表者名: Laskar Tanmoy、Alexander Kate D.、Berger Edo、Guidorzi Cristiano、Margutti Raffaella、Fong Wen-fai、Kilpatrick Charles D.、Milne Peter、Drout Maria R.、Mundell C. G.、Kobayashi Shiho、Lunnan Ragnhild、Duran Rodolfo Barniol、Menten Karl M.、Ioka Kunihito、Williams Peter K. G.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 862 号: 2 ページ: 94-94
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aacbcc
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Scattered Short Gamma-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves and Implications of GW170817 and GRB 170817A (2018)
  • 著者名/発表者名: Kisaka Shota、Ioka Kunihito、Kashiyama Kazumi、Nakamura Takashi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 867 号: 1 ページ: 39-39
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aae30a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transejecta high-energy neutrino emission from binary neutron star mergers (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimura Shigeo S. , Murase Kohta , Bartos Imre , Ioka Kunihito , Heng Ik Siong , Mszros Peter
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 98 号: 4 ページ: 043020-043020
  • DOI: 10.1103/physrevd.98.043020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Fireball in Fast Radio Bursts (2023)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Fast Radio Bursts Symposium 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fireball in Fast Radio Bursts (2022)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: There is plenty of room at the bottom (FRBs)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Panel discussion of jet launching mechanism, jet structure, shock breakout (2022)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop (GWPAW) 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fireball in Fast Radio Bursts (2022)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Institute for Advanced Study Astrophysics Seminar
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高エネルギー宇宙物理学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井岡 邦仁
  • 学会等名: 第23回 理論天文学宇宙物理学懇談会シンポジウム「挑戦的アイデアで広げる宇宙物理の可能性」
  • 招待講演
• [学会発表] Fast Radio Bursts (2021)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 第10回観測的宇宙論ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] High-Energy Astrophysics (2021)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: NAOJ Future Planning Symposium 2021 ~Thinking about Future Plans Across Wavelengths~
  • 招待講演
• [学会発表] Fast Radio Burst Breakouts from Magnetar Burst Fireballs (2021)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: YITP International Molecule-type Workshop: Fast Radio Bursts: A Mystery Being Solved?
• [学会発表] Fast Radio Burst Breakouts from Magnetar Burst Fireballs (2021)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: FRB 2021
• [学会発表] 高エネルギー宇宙物理学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 第23回 理論天文学宇宙物理学懇談会シンポジウム「挑戦的アイデアで広げる宇宙物理の可能性」
  • 招待講演
• [学会発表] A Binary Comb Model for Periodic Fast Radio Bursts (2020)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Fast Radio Burst 2020 Thailand Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Spectral Puzzle of the Off-Axis Gamma-Ray Burst in GW170817 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁、中村卓史
  • 学会等名: 物理学会
• [学会発表] A Gamma-Ray Burst Jet in Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Gamma-Ray Bursts and Related Astrophysics in Multi-Messenger Era
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 重力波とSMBH (2019)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 「超巨大ブラックホール研究推進連絡会」第６回ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 重力波とマルチメッセンジャー天文学 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 基研研究会 素粒子物理学の進展２０１９
  • 招待講演
• [学会発表] Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: APPC 2019 14th ASIA-PACIFIC PHYSICS CONFERENCE
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Study of Black Holes and Multi-Messenger Astronomy with CTA (2019)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 物理学会
  • 招待講演
• [学会発表] Scattered Short Gamma-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves and Implications of GW170817 and GRB 170817A (2018)
  • 著者名/発表者名: 木坂将大、井岡邦仁、樫山和己、中村卓史
  • 学会等名: 物理学会
• [学会発表] Jet in Electromagnetic Counterparts to GW170817? (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: The 3rd PANDA Symposium on Time Domain Astronomy and first results from Insight-HXMT
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] An Off-Axis Jet in Electromagnetic Counterparts to GW170817 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: The workshop "The extreme Universe viewed in very-high-energy gamma rays 2018"
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Progresses in Gravitational Wave Astrophysics (2018)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 初代星・初代銀河研究会2018
  • 招待講演
• [学会発表] Jet in Electromagnetic Counterparts to GW170817 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 高エネルギー天体現象の多様性
  • 招待講演
• [学会発表] Electromagnetic Counterparts to Gravitational Waves and Gamma-Ray Burst Jets (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Second international workshop: Particles, Gravitation and the Universe
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Spectrum of a Fast Shock Breakout from a Stellar Wind (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: 10th NAOJ DTA symposium: Stellar deaths and their diversity
  • 国際学会
• [学会発表] Spectral puzzle of the Off-Axis Gamma-Ray Burst in GW170817 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: Aspen Winter Conference: Gravitational-Wave Astrophysics with Populations
  • 国際学会
• [学会発表] 重力波観測レビューと HiZ-GUNDAM で目指すサイエンス (2018)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: HiZ-GUNDAM 連絡会
  • 招待講演
• [図書] 宇宙物理学ハンドブック (2020)
  • 著者名/発表者名: 高原文郎、家正則、小玉英雄、高橋忠幸
  • 総ページ数: 912
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254131277
• [備考] http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kunihito.ioka/
• [備考] http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kunihito.ioka/
• [備考] 井岡邦仁のホームページ
  • URL: https://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kunihito.ioka/
• [備考] google scholar
  • URL: https://scholar.google.com/citations?user=DcPm4A8AAAAJ&hl=en
• [備考] 井岡邦仁のホームページ
  • URL: http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kunihito.ioka/