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大口径チェレンコフ望遠鏡による突発天体と暗黒物質の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0067
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関千葉大学 (2022-2023)
東京大学 (2020-2021)

研究代表者

野田 浩司  千葉大学, ハドロン宇宙国際研究センター, 准教授 (00816837)

研究分担者 齋藤 隆之  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (60713419)
高橋 光成  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任助教 (60838960)
中森 健之  山形大学, 理学部, 教授 (30531876)
稲田 知大  東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (70884568)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2024年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードガンマ線天文学 / チェレンコフ望遠鏡 / ガンマ線バースト / 暗黒物質
研究開始時の研究の概要

大口径の大気チェレンコフ望遠鏡を用いた観測により、高エネルギーガンマ線で見える宇宙の極限現象、特に突発天体と暗黒物質の理解を進める。本研究では、現在稼働中のMAGIC望遠鏡に加え、次世代計画チェレンコフ望遠鏡アレイ(CTA)の大口径望遠鏡1号基を用い、また同望遠鏡2~4号基の設置・調整を行う。現行の望遠鏡によって明らかになった様々な宇宙現象の理解を更に深め、CTAによる研究へと継続・発展させていく。 MAGIC・CTAともにスペイン・ラパルマ島で進行中の国際共同実験であるため、観測地現地や欧州各国にある関連研究所に直接赴いて研究を進め、今後同分野でリーダーシップを発揮していく。

研究実績の概要

2023年度には、宇宙線領域で最大の国際会議である宇宙線国際会議(ICRC)が20年ぶりに日本で開催されたため(7月、名古屋大学)、年度の初めは国内の研究者の多くが準備に追われることとなった。本研究の代表者・分担者は全員Local Organizing Committeeの一員として活躍し、7月の会議で各種発表を行った。
その間にも6月にCTA大口径望遠鏡(LST)の共同研究者会議がドイツであり、代表者野田・分担者齋藤が参加した。この会議では主にLST1号基による観測運用と物理成果、また2022年に建設許可の下りたLST2-4号基の建設スケジュールについて議論された。分担者齋藤はこの他にも現地スペインに2度渡航し(6月、2024年1月)、2号基以降のLSTカメラの準備などを行った。一方で光学系については、建設スケジュールの関係上、現地で必要な作業があまり発生しなかった。海外渡航に必要な費用は2024年度以降へ繰り越した。
2020年のガンマ線バーストについては、先に遠方のGRB 201216Cの発見検出の論文が2024年1月に出版された。一方、GRB 201015Aは最終段階で解析者が異動して多忙になってしまい、遅れている。2024年度初頭での出版を目指す(すでに2024年4月時点で再開済)。2023年度はICRCがあったこともあり、国内に滞在しながらも海外から渡航してきた研究者との交流を深めることができた。代表者や連携研究者は、これ以外にも学会や研究会に参加して交流を深めた。また、IceCube実験ニュートリノ事象対応天体のガンマ線観測の研究を大学院生と進め、各種研究会で発表した。最後に、暗黒物質については、本研究で過去に行われた対消滅への制限の成果が引き続き注目されており、本研究費の分担者だった稲田が国際会議に招待され講演を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

国内にいながらも研究をすすめることができた。宇宙線国際会議と建設スケジュールの兼ね合いで、海外渡航をする必要性がやや低かったため、渡航費用は部分的に翌年度に繰り越した。

今後の研究の推進方策

MAGIC望遠鏡によるガンマ線バーストなど突発天体の物理について、代表者野田は突発天体物理WGのコンビーナの任期を2024年3月に終えた。しかし、201216Cについてはすでに出版され、201015Aについても内容の最終化は済んでおり、2024年度初頭の出版に向けて支障はない。ニュートリノアラート対応天体の追観測については、引き続きIceCube実験とLST両共同実験内部での調整を進め、本年度中の改善を目指す。LSTの残り3基の建設については、2023年度末現在で土台や電源系コンテナの敷設が完了し、望遠鏡下部構造体の建設が進んでいる。2024年度には夏に光学系設置の準備のサポートのための渡航を予定している。また2024年末には鏡の設置を始める可能性があるため、ここでも渡航が必要となる。
LST1号基のデータ解析だが、ガンマ線バーストやニュートリノ対応天体などの突発天体については、京大・東大・千葉大・東海大・青山学院大などとの共同研究をすすめる。すでにLST共同実験内のプロポーザルを提出済みであり、今後LST内で海外の共同研究者との調整を行った後、解析者の割り振りを行う。必要ならば、これらの物理を議論するための海外渡航を考えている。
暗黒物質は東大大学院生が担当する予定である。こちらについてはすでに調整が完了しており、観測データを取得し次第、国内で粛々とすすめることができる。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 11件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] LAPP(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IFAE/CIEMAT/IAC(スペイン)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] MPI for Physics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] LAPP(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IFAE/CIEMAT/IAC(スペイン)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] MPI for Physics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] LAPP(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IFAE/CIEMAT/IAC(スペイン)

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      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] MPI for Physics(ドイツ)

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      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] LAPP(フランス)

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      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IFAE/CIEMAT/IAC(スペイン)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] MPI for Physics(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multiwavelength study of the galactic PeVatron candidate LHAASO J2108+51572023

    • 著者名/発表者名
      Project CTA-LST、Jurysek J.、Balbo M.、Eckert D.、Tramacere A.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: - ページ: A75-A75

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202245086

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants2023

    • 著者名/発表者名
      TheCherenkov Telescope Array Consortium, Acero F., Acharyya A., Adam R. et al.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 150 ページ: 102850-102850

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2023.102850

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observations of the Crab Nebula and Pulsar with the Large-sized Telescope Prototype of the Cherenkov Telescope Array2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H.、Abe K.、Abe S.、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 956 号: 2 ページ: 80-80

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace89d

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Performance of the joint LST-1 and MAGIC observations evaluated with Crab Nebula data2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H.、Abe K.、Abe S.、et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 680 ページ: A66-A66

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202346927

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MAGIC detection of GRB 201216C at z= 1.12023

    • 著者名/発表者名
      H. Abe et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 527 号: 3 ページ: 5856-5867

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2958

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of the follow-up observations of IceCube neutrinos by CTA LST2023

    • 著者名/発表者名
      Koji Noda et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference PoS(ICRC2023)

      巻: 1 ページ: 1474-1474

    • DOI

      10.22323/1.444.1474

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Gamma-Ray Spectral Lines from Dark Matter Annihilation up to 100 TeV toward the Galactic Center with MAGIC2023

    • 著者名/発表者名
      Abe H., Inada T., Nakamori T., Noda K., Saito T., Takahashi M., et al., MAGIC Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 6 ページ: 061002-061002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.061002

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gamma-Ray Bursts at TeV Energies: Observational Status2022

    • 著者名/発表者名
      Noda Koji、Parsons Robert Daniel
    • 雑誌名

      Galaxies

      巻: 10 号: 1 ページ: 7-7

    • DOI

      10.3390/galaxies10010007

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] MAGIC observations of the nearby short GRB 160821B2021

    • 著者名/発表者名
      Noda Koji、Nava Lara、Inoue Susumu、Fukami Satoshi、Palatiello Michele、Berti Alessio、Longo Francesco on behalf of MAGIC Collaboration
    • 雑誌名

      Proc of ICRC 2021

      巻: 1 ページ: 776-776

    • DOI

      10.22323/1.395.0776

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Very-high-energy gamma-ray emission from GRB 201216C detected by MAGIC2021

    • 著者名/発表者名
      Fukami Satoshi、Berti Alessio、Loporchio Serena、Suda Yusuke、Nava Lara、Noda Koji、Bosnjak Zeljka、Asano Katsuaki、Longo Francesco on behalf of MAGIC Collaboration
    • 雑誌名

      Proc of ICRC 2021

      巻: 1 ページ: 788-788

    • DOI

      10.22323/1.395.0788

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of a relatively low luminosity long duration GRB 201015A by the MAGIC telescopes2021

    • 著者名/発表者名
      Suda Yusuke、Artero Manuel、Asano Katsuaki、Berti Alessio、Nava Lara、Noda Koji、Terauchi Kenta on behalf of MAGIC Collaboration
    • 雑誌名

      Proc of ICRC 2021

      巻: 1 ページ: 797-797

    • DOI

      10.22323/1.395.0797

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Search for Gamma-ray Line emission from Dark Matter annihilation in the Galactic Centre with the MAGIC telescopes2021

    • 著者名/発表者名
      Inada Tomohiro on behalf of the MAGIC collaboration
    • 雑誌名

      Proc of ICRC 2021

      巻: 1 ページ: 520-520

    • DOI

      10.22323/1.395.0520

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] MAGIC Observations of the Nearby Short Gamma-Ray Burst GRB 160821B2021

    • 著者名/発表者名
      Acciari V. A. et al. (MAGIC Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 号: 1 ページ: 90-100

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd249

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design and production of segment mirrors for the large-sized telescopes of the Cherenkov Telescope Array2020

    • 著者名/発表者名
      Inada Tomohiro、Fukami Satoshi、Noda Koji、Chikawa Michiyuki、Kagaya Mika、Katagiri Hideaki、Mazin Daniel、Obara Koutaro、Okumura Akira、Saito Takayuki、Teshima Masahiro、Yamamoto Tokonatsu、Yoshida Tatsuo、Vovk Ievgen
    • 雑誌名

      Proc. SPIE 11451, Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation IV

      巻: 11451 ページ: 11-11

    • DOI

      10.1117/12.2562111

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [学会発表] Alert systems overview2024

    • 著者名/発表者名
      Koji Noda
    • 学会等名
      II Synergies at New Frontiers
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画:全体報告(25)2024

    • 著者名/発表者名
      野田浩司
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of the follow-up observations of IceCube neutrinos by CTA LST2023

    • 著者名/発表者名
      Koji Noda, Manuel Artero and Armand Fiasson, on behalf of the CTA-LST project
    • 学会等名
      ICRC2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CTA報告209:時間依存性を取り入れたガンマ線検出有意度の新算出手法2023

    • 著者名/発表者名
      寺内健太他 CTA-LST プロジェクト
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] VHE gamma follow-up programs of HE neutrino alerts2023

    • 著者名/発表者名
      Koji Noda
    • 学会等名
      The extreme Universe viewed in very-high-energy gamma rays 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] VHE gamma follow-up programs of HE neutrino alerts2023

    • 著者名/発表者名
      Koji Noda, Manuel Artero, and Armand Fiasson, on behalf of the CTA LST project
    • 学会等名
      International Conference on the Physics of the Two Infinities
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DM and GC with MAGIC2023

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Inada
    • 学会等名
      19th Rencontres du Vietnam
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高エネ奨励賞受賞講演:天の川銀河中心領域における暗黒物質対消滅からの高エネルギーガンマ線ライン放射の探索2023

    • 著者名/発表者名
      稲田知大
    • 学会等名
      日本物理学会素粒子実験領域
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MAGIC observations of the nearby short GRB 160821B2021

    • 著者名/発表者名
      Koji Noda et al. on behalf of MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      ICRC 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CTA 報告 176: CTA 大口径望遠鏡初号機における分割鏡制御システムの試験運用現状2021

    • 著者名/発表者名
      深見哲志、野田浩司、Ievgen Vovk、稲田知大ら(CTA Consortium)
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画: 全体報告 (18)2020

    • 著者名/発表者名
      齋藤隆之 他 CTA Consortium
    • 学会等名
      日本天文学会2020年秋季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Status of CTA/LST2020

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Saito, on behalf of CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      国際研究会「高エネルギーガンマ線でみる極限宇宙2020」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CTA報告169:CTA大口径望遠鏡2-4号機焦点面カメラモジュールの組立および性能試験(II)2020

    • 著者名/発表者名
      高橋光成 他 CTA Consortium
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Indirect dark matter searches with the MAGIC telescopes2020

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Inada, on behalf of the MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      KASHIWA Dark Matter Symposium 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-10-29   更新日: 2024-12-25  

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