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2015 年度 実施状況報告書

GeVTeVガンマ線観測による宇宙可視赤外線背景放射の精密推定と星形成史への制限

研究課題

研究課題/領域番号 15K17652
研究機関広島大学

研究代表者

田中 康之  広島大学, 宇宙科学センター, 特任助教 (90633941)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードガンマ線 / 活動銀河核 / ジェット
研究実績の概要

主として宇宙ガンマ線望遠鏡フェルミ搭載のLAT検出器のデータ解析を行った。本研究テーマである可視赤外線背景放射のスペクトルと強度を見積もるためには、遠方ブレーザーのガンマ線スペクトルの精密測定が不可欠である。2015年2月にフェルミ衛星でフレアが検出された z=0.368に位置する遠方ブレーザーS4 0954+65のフェルミデータの解析を行った。このブレーザーは、TeV大気チェレンコフ望遠鏡MAGICでも超高エネルギーガンマ線が検出されたから、本研究にとって重要な天体である。その結果、TeVガンマ線が検出されたタイミングで、MeV/GeVガンマ線のスペクトルもハードになっていること、X線スペクトルがシンクロトロン放射の影響を受けてソフトになったことを発見した。また、多波長スペクトルのモデリングから、ガンマ線放射機構がシンクロトロン自己コンプトン放射ではなく、外部光子の逆コンプトン散乱であることを明らかにした。これらは可視赤外線背景放射のエネルギー密度、スペクトルを見積もるのに貴重な情報となった。

また、相対論的ジェットの生成機構を解明するために、我々の銀河系内のマイクロクエーサーからのジェットも貴重な情報を与えてくれる。そのため、V404 Cygniと呼ばれる低質量X線連星の可視赤外線偏光観測も行い、ジェット中の磁場構造や粒子加速機構の解明を行った。その結果、可視赤外線の帯域では有意な偏光は検出されなかったため、放射機構として光学的に薄いシンクロトロン放射である可能性を棄却した。これは活動銀河核ジェットとは大きく異なっているが、広帯域スペクトルのモデリングなどから磁場強度や放射領域の大きさを考慮すると、光学的に薄いシンクロトロン放射は棄却され、観測結果と一致することを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
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

本研究では、遠方ブレーザーにおいてフェルミ衛星と地上の大気チェレンコフ望遠鏡で観測したGeVTeVガンマ線スペクトルから、可視赤外線背景放射のスペクトルと強度を見積もることを計画していた。昨年度はそのようなブレーザー1天体についての解析結果を論文として出版することができたため、本研究は順調に進展していると言える。それに加えて、TeVガンマ線が検出されているすべてのブレーザーのTeVスペクトルを足し合わせることにより、TeVガンマ線背景放射の下限値も導出した。また、マイクロクエーサージェットにおける磁場強度などの物理量の推定に成功した。これらは、本研究計画をさらに発展させた成果であるので、計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

今年度も、これまで通りフェルミ衛星のデータ解析を中心に行う。超高エネルギーガンマ線が検出されているすべてのブレーザーについて、フェルミ衛星の8年分のデータ解析によるスペクトルの精密測定を行う。得られたGeVTeVガンマ線スペクトルから可視赤外線背景放射による吸収構造 (attenuation) を正確に導出する。解析手法については昨年度に構築できたため、本研究も滞りなく推進することができる。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Naval Research Laboratory/NASA Goddard Space Flight Center/Stanford University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Naval Research Laboratory/NASA Goddard Space Flight Center/Stanford University
    • 他の機関数
      5
  • [国際共同研究] Jagiellonian University/Nicolaus Copernicus Astronomical Center(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Jagiellonian University/Nicolaus Copernicus Astronomical Center
  • [国際共同研究] 上海天文台(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      上海天文台
  • [雑誌論文] No Evidence of Intrinsic Optical/Near-Infrared Linear Polarization for V404 Cygni During its Bright Outburst in 2015: Broadband Modeling and Constraint on Jet Parameters2016

    • 著者名/発表者名
      Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A significant hardening and rising shape detected in the MeV/GeV nuFnu spectrum from the recently-discovered very-high-energy blazar S4 0954+65 during the bright optical flare in 2015 February2016

    • 著者名/発表者名
      Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lower Bound on the Cosmic TeV Gamma-Ray Background Radiation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Inoue and Y. T. Tanaka
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 818 ページ: 187, 192

    • DOI

      10.3847/0004-637X/818/2/187

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical I-band Linear Polarimetry of the Magnetar 4U 0142+61 with Subaru2015

    • 著者名/発表者名
      Z. Wang, Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 814 ページ: 89, 93

    • DOI

      10.1088/0004-637X/814/2/89

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Third Catalog of Active Galactic Nuclei Detected by the Fermi Large Area Telescope2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ackermann, Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 810 ページ: 14, 47

    • DOI

      10.1088/0004-637X/810/1/14

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prospect for future MeV gamma-ray active galactic nuclei population studies2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Inoue, Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 67 ページ: 76, 85

    • DOI

      10.1093/pasj/psv043

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent Modeling of Gamma-Ray Flares in Blazar PKS1510-0892015

    • 著者名/発表者名
      S. Saito, L. Stawarz, Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 809 ページ: 171, 180

    • DOI

      10.1088/0004-637X/809/2/171

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An emergence of a new polarized emission region in blazar Mrk 421 associated with an X-ray flare2015

    • 著者名/発表者名
      R. Itoh, Y. Fukazawa, Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 67 ページ: 45, 53

    • DOI

      10.1093/pasj/psv016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fermi Large Area Telescope Third Source Catalog2015

    • 著者名/発表者名
      F. Acero, Y. T. Tanaka et al.
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 218 ページ: 23, 63

    • DOI

      10.1088/0067-0049/218/2/23

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ブラックホール連星V404 Cygにおけるジェット放射への制限: 可視近赤外線偏光観測と広帯域スペクトルモデリング2016

    • 著者名/発表者名
      田中康之ほか
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-17
  • [学会発表] ブラックホール連星 V404 Cyg の多波長観測: マイクロクエーサーにおけるジェットパラメータへの制限2015

    • 著者名/発表者名
      田中康之
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会2015
    • 発表場所
      静岡県沼津市
    • 年月日
      2015-11-25 – 2015-11-27
    • 招待講演
  • [学会発表] No Evidence of Intrinsic Optical Near-Infrared Linear Polarization and Fermi-LAT Observation for V404 Cyg during the Bright Outburst in 2015: Broadband Modeling and Constraint on Jet Parameters2015

    • 著者名/発表者名
      Y. T. Tanaka et al.
    • 学会等名
      Sixth International Fermi Symposium
    • 発表場所
      Arlington, USA
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Fermi-LAT and multi-wavelength observation of new TeV-emitting blazar S4 0954+65 during bright optical flare in 2015 Februrary2015

    • 著者名/発表者名
      田中康之ほか
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] Blazar Studied in X-rays with Suzaku, MAXI, and Future Astro-H2015

    • 著者名/発表者名
      Y. T. Tanaka
    • 学会等名
      Relativistic Jets: Creation, Dynamics, and Internal Physics
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 年月日
      2015-04-20 – 2015-04-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] CTA Contributions to the 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC2015)2015

    • 著者名/発表者名
      CTA Consortium, A. Abchiche, Y. T. Tanaka et al.
    • 総ページ数
      100
    • 出版者
      Proceedings of Science

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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