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2017 年度 実施状況報告書

非ブレーザー活動銀河核の超高エネルギーガンマ線放射領域及び放射機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K05381
研究機関東海大学

研究代表者

西嶋 恭司  東海大学, 理学部, 教授 (40202238)

研究分担者 櫛田 淳子  東海大学, 理学部, 准教授 (80366020)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードガンマ線 / 電波銀河 / M87 / 活動銀河核 / MAGIC
研究実績の概要

スペインのラ・パルマにあるMAGIC望遠鏡を用いて,2017年1月1日~2017年6月25日の期間に,電波銀河M87をモニター観測した.総観測夜数は60夜,観測時間は約82時間であった.月明の影響がなく,天頂角が35度以下のデータの質のよい観測ライブタイムは約42時間であった.解析の結果,M 87方向から154イベントのガンマ線信号を,有意度5.4σレベルで検出することができた.それより計算した微分フラックスは,0.44 TeVで(3.21±0.66)×10^-12 cm^-1 sec^-1 TeV^-1で,過去の静穏期に観測されたフラックスレベルと一致している.
日毎のフラックスを計算し,ライトカーブを描いた.統計が足りず上限値が得られただけの日が多いが,有意にフラックスが変動をしていることは確認できなかった.また,残念ながら特にフレアーアップした日もなかった.
スペクトラルエネルギー分布は,データポイントが少ないが,過去の静穏期に観測された冪指数-2.2の冪函数で矛盾なくフィットできた.
月明下での観測データを有効に利用するため,かに星雲の観測データを用いて,夜光が多い場合の解析方法の最適化を行い,その結果をM 87の観測データにも適用した.月の無い夜に比べて夜光量が2~3倍の場合と3~5倍の場合に分けて解析した.その結果,それぞれのライブタイムは5.6時間と6.6時間で,いずれも有意なガンマ線信号は検出できなかった.これは,観測時間が短かったうえに,エネルギーしきい値が上がり統計量が少なかったこと,系統誤差が月がない場合に比べて10%程度大きいことを考慮すれば,全く矛盾のない結果であった.

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

平成29年度は,電波銀河M 87のモニター観測はほぼ予定どうりで,ライブタイムで50時間以上の観測を行うことができた.解析も順調に進んでおり,今のところ予期しないトラブルには遭遇していない.しいて言えば,突発的なフレアーや,有意な比較的長い時間スケールのフラックス変動が観測されていない点が残念である.また,月明下での観測データが10時間以上含まれており,その解析手法の改良に結構な時間を費やした.その成果として,月明の無い夜の観測データと比べて,解析の系統誤差を10 %以内に抑えることができ,改良はうまくいったと考えている.一方,静穏期のライトカーブを有意に求めるためには,統計量を増やすために解析のエネルギーしきい値をもっと下げる必要がある.この点についても,実際に低エネルギーに最適化した解析を行なっており,予備的な結果として42時間の観測(ライブタイム)で2.9σのガンマ線信号を得ている.解析結果の系統誤差の推定とその低減,GeVガンマ線観測データの解析及び多波長の観測結果との比較などやり残していることはまだまだあるが,研究は概ね順調に進展していると考えている.

今後の研究の推進方策

M 87のモニター観測とデータ解析は順調である.残念ながら期待していたフラックスの時間変動は300 GeV以上のエネルギー領域で観測されていないが,今後は,解析のエネルギーしきい値を下げることにより統計誤差を小さくすることで,フラックス変動の有無が見えてくることが期待できる.また,月光下での観測データの解析にめどがついたので,月夜も含めたモニターを続けて行くことで,データを集積してゆく.それにより,突発的なフレアーを検出することができる可能性が高まる.また,統計量が増えることにより有意なスペクトラルエネルギー分布を求めることが可能になる.もしフレアーが検出できれば,多波長によるフラックスの時間変動の相関とVLBIイメージとの比較を試みたい.たとえフレアーが起こらなくても,静穏期の長期変動の有無と電波領域の周波数ごとの強度及びその変動とを比較することにより,M 87における放射モデルについて知見が得られると期待している.今後は,M87以外の電波銀河,具体的にはNGC 1257,IC 310の観測と解析も進める予定である.GeVガンマ線のデータ解析を進め,これらの観測・解析結果を他波長のデータ,特にVERA等のVLBI電波イメージとの比較を行なうことにより,電波銀河に普遍的な高エネルギー放射機構の解明につなげたい.

次年度使用額が生じた理由

研究成果発表のための国際会議出席を予定していたが,学内業務のため取りやめたことによる.次年度は国際会議で成果を発表する等のために複数回の渡航予定があるのでそれに使用する.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Max-Planck-Institut for Physik/DESY/Technische Universitat Dortmund(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Planck-Institut for Physik/DESY/Technische Universitat Dortmund
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Universitat de Barcelona/CIEMAT/Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Universitat de Barcelona/CIEMAT/Instituto de Astrofisica de Canarias
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] INAF/INFN Consortium/Universita di Pisa(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      INAF/INFN Consortium/Universita di Pisa
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] Rudjer Boskovic Institute/University of Rijeka/University of Zagreb-FER(クロアチア)

    • 国名
      クロアチア
    • 外国機関名
      Rudjer Boskovic Institute/University of Rijeka/University of Zagreb-FER
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] ETH Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ETH Zurich
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      6
  • [雑誌論文] Performance of the MAGIC telescopes under moonlight2017

    • 著者名/発表者名
      Ahnen M.L.、Kushida J.、Mazin D.、Nishijima K.、Teshima M.、et. al. (MAGIC Collaboration)
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 94 ページ: 29~41

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2017.08.001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First multi-wavelength campaign on the gamma-ray-loud active galaxy IC?3102017

    • 著者名/発表者名
      Ahnen M.L.、Kushida J.、Mazin D.、Nishijima K.、Teshima M.、et. al. (MAGIC Collaboration)
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 603 ページ: A25~A25

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201630347

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiwavelength observations of a VHE gamma-ray flare from PKS 1510-089 in 20152017

    • 著者名/発表者名
      Ahnen M.L.、Kushida J.、Mazin D.、Nishijima K.、Teshima M.、et. al. (MAGIC Collaboration)
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 603 ページ: A29~A29

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201629960

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MAGIC detection of very high energy γ-ray emission from the low-luminosity blazar 1ES 1741+1962017

    • 著者名/発表者名
      Ahnen M.L.、Kushida J.、Mazin D.、Nishijima K.、Teshima M.、et. al. (MAGIC Collaboration)
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 468 ページ: 1534~1541

    • DOI

      10.1093/mnras/stx472

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiband variability studies and novel broadband SED modeling of Mrk 501 in 20092017

    • 著者名/発表者名
      Ahnen M.L.、Kushida J.、Mazin D.、Nishijima K.、Teshima M.、et. al. (MAGIC Collaboration)
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 603 ページ: A31~A31

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201629540

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] MAGICのガンマ線観測に基づく電波銀河M87コアの多波長放射モデル2017

    • 著者名/発表者名
      浅野勝晃,西嶋恭司,櫛田淳子,辻本晋平,神本匠,他 MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋季大会
  • [学会発表] The VHE gamma-ray flare of BL Lacertae in June 20152017

    • 著者名/発表者名
      Shimpei Tsujimoto, Junko Kushida, Kyoshi Nishijima, and MAGIC collaboration
    • 学会等名
      The International Cosmic Ray Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] MAGIC報告 63: ブレーザーBL Lacertaeに対する2015年の多波長観測2017

    • 著者名/発表者名
      辻本晋平,神本匠,木村颯一朗,櫛田淳子,種田裕貴,西嶋恭司,他MAGIC Collaboaration
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会

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公開日: 2018-12-17  

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