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見えてきた高エネルギーニュートリノ起源の理論的解明

公募研究

研究領域ニュートリノフロンティアの融合と進化
研究課題/領域番号 26105521
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

長瀧 重博  国立研究開発法人理化学研究所, 長瀧天体ビッグバン研究室, 准主任研究員 (60359643)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード高エネルギーニュートリノ / IceCube / 超新星残骸 / 粒子加速 / 銀河中心 / ガンマ線 / 極超新星
研究実績の概要

南極で観測を続けるIceCube Collaborationは2013年4月、遂に大気ニュートリノ以外の起源と思われる2つのイベント(PeVニュートリノ)の検出を報告しました。これに引き続き、IceCube Collaborationは解析の続報を発信しています。その到来方向をマッピングしてみますと、まだ有意性は低いものの、銀河中心付近からやってくるニュートリノイベントが特に多いようにも見えます。本研究にて、我々は銀河中心では超新星爆発頻度が高く、多くの超新星残骸が存在していることに着目しました。その上で特に巨大な超新星爆発「極超新星爆発」がこの高エネルギーニュートリノの起源天体であると予想し、その理論計算を行いました。

我々はこれまでの超新星残骸研究で開発してきた非線形粒子加速コードを極超新星残骸に応用し、高エネルギー粒子がどれだけ極超新星残骸で生成されるかを評価しました。また得られた宇宙線が銀河中心エリアに存在するガスと相互作用し、どれだけ高エネルギーニュートリノ・ガンマ線を生成するかを拡散方程式を解くことにより評価しました。得られたニュートリノの結果をIceCubeのデータと比較し、一方ガンマ線についてはGeV-TeVガンマ線観測からの制限に抵触しないか、現在慎重な解析を行いました。その結果、観測されているガンマ線のフラックスをこのモデルで満たすことは出来るが、それを説明するとニュートリノのフラックスは観測よりも桁で小さくなることが分かりました。この結果は銀河中心付近のニュートリノが系外起源であることを示唆しています。

今後は更に上記で得られた成果を検討し、査読論文に投稿する予定です。本研究期間中にその論文は仕上がりませんでしたが、今後論文が受理されましたら謝辞には必ず本研究課題に言及致します。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Los Angeles/Stanford University/University of Alabama in Huntsville(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Purple Mountain Observatory/Yunnan Observatory(中国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Uniwersytet Jagiellonski(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Monte Carlo Bayesian search for the plausible source of the Telescope Array hotspot2016

    • 著者名/発表者名
      He, Hao-Ning; Kusenko, Alexander; Nagataki, Shigehiro; Zhang, Bin-Bin; Yang, Rui-Zhi; Fan, Yi-Zhong
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.043011

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Luminosity-time and luminosity-luminosity correlations for GRB prompt and afterglow plateau emissions2015

    • 著者名/発表者名
      Dainotti, M.; Petrosian, V.; Willingale, R.; O'Brien, P.; Ostrowski, M.; Nagataki, S.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 451 号: 4 ページ: 3898-3908

    • DOI

      10.1093/mnras/stv1229

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] MATTER MIXING IN CORE-COLLAPSE SUPERNOVA EJECTA: LARGE DENSITY PERTURBATIONS IN THE PROGENITOR STAR?2015

    • 著者名/発表者名
      J. Mao, M. Ono, S. Nagataki, M. Hashimoto, H. Ito, J. Matsumoto, M. G. Dainotti, and S.-H. Lee
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 808 号: 2 ページ: 164-189

    • DOI

      10.1088/0004-637x/808/2/164

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Death of Massive Stars:Supernovae & Gamma-Ray Bursts2016

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      Symposium: New Generation Quantum Theory -Particle Physics, Cosmology, and Chemistry
    • 発表場所
      Kyoto University, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GRB Simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      Thinkshop Transient Bormio 2016
    • 発表場所
      Bormio, Italy
    • 年月日
      2016-01-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Astrophysical Big Bang Simulations2015

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      PACIFIC 2015,
    • 発表場所
      Moorea, French Polynessia
    • 年月日
      2015-09-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Astrophysical Big Bangs: From Engine to Remnants2015

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      OMEG2015
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Galactic Center as an Active Source of VHE-CRs & Neutrinos2015

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      The ISSI-BJ Meeting “New Approach to Active Processes in Central Regions of Galaxies
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical Study for Unveiling the Origins of VHE-Neutrinos in the Near Future2014

    • 著者名/発表者名
      長瀧重博
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会 2014
    • 発表場所
      山梨県 富士吉田市 富士カーム
    • 年月日
      2014-12-21 – 2014-12-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 長瀧天体ビッグバン研究室

    • URL

      http://www.riken.jp/research/labs/associate/astro_big_bang/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [備考] 長瀧天体ビックバン研究室へよう こそ

    • URL

      http://nagataki-lab.riken.jp/index_jp.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] GRB Workshop 20152015

    • 発表場所
      理研和光キャンパス、 和光市、埼玉
    • 年月日
      2015-08-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-01-28  

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