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2017 年度 実績報告書

大口径大気チェレンコフγ線望遠鏡の稼働で迫る高エネルギー天体現象の発展的理解

研究課題

研究課題/領域番号 17H01126
研究機関京都大学

研究代表者

窪 秀利  京都大学, 理学研究科, 准教授 (40300868)

研究分担者 Mazin Daniel  東京大学, 宇宙線研究所, 特任准教授 (90747990)
齋藤 隆之  東京大学, 宇宙線研究所, 特任助教 (60713419)
井岡 邦仁  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
片桐 秀明  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (50402764)
櫛田 淳子  東海大学, 理学部, 教授 (80366020)
中森 健之  山形大学, 理学部, 准教授 (30531876)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード宇宙ガンマ線 / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 波形GHzサンプリング回路 / 活動銀河核 / 超新星残骸 / 銀河中心領域 / 暗黒物質探索
研究実績の概要

本研究の目的は、次期ガンマ線天文台であるチェレンコフ望遠鏡大規模アレイ計画Cherenkov Telescope Array(CTA)の口径23m望遠鏡LSTの4台アレイの建設を完了し、高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構や宇宙線起源の解明および暗黒物質対消滅ガンマ線探索を行うことである。本年度、以下の成果を得た。
1、北サイトであるスペイン・ラパルマ島に建設されるCTA-LST望遠鏡に搭載する焦点面カメラについて、以下の開発を行った。(1)光電子増倍管を波形GHzサンプリング回路基板に取り付け、望遠鏡初号機に必要な数に対する動作試験および性能評価を行った。(2)望遠鏡2-4号機に搭載する、波形GHzサンプリング回路基板の開発および性能評価を行った。
2、MAGIC望遠鏡によるサブTeV/TeVガンマ線観測のデータを解析した。(1)Fermi衛星LAT検出器の観測で、超高エネルギーニュートリノ事象IceCube-170922Aの誤差内にある活動銀河核TXS 0506+056の増光が検出された(Atel#10791)。MAGICでフォローアップ観測を行い、TXS 0506+056からの超高エネルギーガンマ線を初めて検出し、活動銀河核からの超高エネルギーニュートリノとガンマ線放射の相関が示唆された。(2)超新星残骸Cas Aを観測し、エネルギースペクトルのカットオフが約3 TeVにあり、銀河系内宇宙線起源を説明できるPeV粒子加速器ではないことが分かった。(3)銀河中心領域を観測し、G2ガス雲が接近する前後で、ガンマ線(50 TeVまで)の強度変化は観測されなかった。また、電波arc領域にガンマ線源を検出し、銀河面上に広がった放射の兆候があった。(4)矮小楕円体銀河Ursa Major IIを観測し、 暗黒物質対消滅断面積に対して、従来よりも厳しい上限値を得た。

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

次期大気チェレンコフ望遠鏡であるCTA口径23m望遠鏡の主焦点カメラを構成する、光電子増倍管1855本と波形GHzサンプリング回路について、初号機分の全数の動作試験を完了させ、さらに、2-4号機分の製作を開始しており、本研究の目的である、望遠鏡4台アレイの建設がおおむね順調に進んでいる。また、超新星残骸Cas Aの現行のMAGIC望遠鏡によるTeVガンマ線の観測では、銀河系内宇宙線起源を説明できないことが分かったが、MAGIC望遠鏡とIceCube実験による超高エネルギーニュートリノ観測によって、活動銀河核からの超高エネルギーニュートリノとガンマ線放射が示唆される事象が検出され、銀河系外宇宙線の起源解明に大きな進展があり、本研究のもう一つの目的である、高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構や宇宙線起源の解明も、おおむね順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

次期ガンマ線天文台計画CTAの口径23m望遠鏡の主焦点に搭載するカメラの開発および製作を今後も続け、望遠鏡初号機に搭載するカメラを完成させ望遠鏡本体に取り付け、実証および本観測を目指す。これと並行して、望遠鏡2-4号機のカメラを完成させ、望遠鏡4台アレイの建設を完了させる。また、現行MAGIC望遠鏡と稼働開始するCTA-LST望遠鏡を用いて、活動銀河核や超新星残骸、パルサー星雲、ガンマ線バーストなどを観測し、高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構および宇宙線起源の解明を目指すとともに、矮小銀河や銀河中心領域を観測し、暗黒物質対消滅ガンマ線の探索も継続する。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 14件、 査読あり 14件) 学会発表 (11件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] IFAE/Complutense University of Madrid/University of Barcelona(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      IFAE/Complutense University of Madrid/University of Barcelona
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] MPI/Technical University of Dortmund/DESY(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      MPI/Technical University of Dortmund/DESY
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] University of Padova/INAF/University of Siena(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Padova/INAF/University of Siena
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] University of Lodz(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      University of Lodz
  • [国際共同研究] Saha Institute of Nuclear Physics(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Saha Institute of Nuclear Physics
  • [雑誌論文] Indirect dark matter searches in the dwarf satellite galaxy Ursa Major II with the MAGIC telescopes2018

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2018 ページ: 009~009

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2018/03/009

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observations of Sagittarius A* during the pericenter passage of the G2 object with MAGIC2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 601 ページ: A33~A33

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201629355

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Prospects for Cherenkov Telescope Array Observations of the Young Supernova Remnant RX J1713.7-39462017

    • 著者名/発表者名
      F.Acero, K.Ioka, H.Katagiri, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Nakamori, T.Saito, et al., CTA Consortium
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 840 ページ: 74~74

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa6d67

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Very-high-energy gamma-ray observations of the Type Ia Supernova SN 2014J with the MAGIC telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 602 ページ: A98~A98

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201629574

    • 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
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 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] First multi-wavelength campaign on the gamma-ray-loud active galaxy IC 3102017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 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
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 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] Multiband variability studies and novel broadband SED modeling of Mrk 501 in 20092017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 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
  • [雑誌論文] Performance of the MAGIC telescopes under moonlight2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 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] Constraining Lorentz Invariance Violation Using the Crab Pulsar Emission Observed up to TeV Energies by MAGIC2017

    • 著者名/発表者名
      MAGIC Collaboration, M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 232 ページ: 9~9

    • DOI

      10.3847/1538-4365/aa8404

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of the black widow B1957+20 millisecond pulsar binary system with the MAGIC telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 470 ページ: 4608~4617

    • DOI

      10.1093/mnras/stx1405

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MAGIC observations of the microquasar V404 Cygni during the 2015 outburst2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 471 ページ: 1688~1693

    • DOI

      10.1093/mnras/stx1690

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A cut-off in the TeV gamma-ray spectrum of the SNR Cassiopeia A2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 472 ページ: 2956~2962

    • DOI

      10.1093/mnras/stx2079

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for very high-energy gamma-ray emission from the microquasar Cygnus X-1 with the MAGIC telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      M.L.Ahnen, H.Kubo, J.Kushida, D.Mazin, T.Saito, MAGIC collaboration, et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 472 ページ: 3474~3485

    • DOI

      10.1093/mnras/stx2087

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] CTA大口径望遠鏡初号機の焦点面カメラ統合試験2018

    • 著者名/発表者名
      平子丈、窪秀利、齋藤隆之、Daniel Mazin、片桐秀明、 櫛田淳子、中森健之、他 CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [学会発表] Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画:全体報告(14)2018

    • 著者名/発表者名
      窪秀利、井岡邦仁、片桐秀明、 櫛田淳子、齋藤隆之、中森健之 Daniel Mazin、他 CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [学会発表] MAGIC 望遠鏡による short GRB160821B の観測2018

    • 著者名/発表者名
      野田浩司、齋藤隆之、Daniel Mazin、窪秀利、櫛田淳子、他 MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      日本天文学会 2018年春季年会
  • [学会発表] MAGIC報告 63: 銀河系中心領域の超高エネルギーガンマ線観測2018

    • 著者名/発表者名
      岩村由樹、櫛田淳子、窪秀利、齋藤隆之、Daniel Mazin、他 MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] MAGIC報告64: MAGIC望遠鏡による明るい月光下でのGRB160821Bの観測2018

    • 著者名/発表者名
      深見哲志、櫛田淳子、窪秀利 、齋藤隆之、Daniel Mazin、他 MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] CTA報告133: CTA大口径望遠鏡初号機の焦点面カメラ統合試験2018

    • 著者名/発表者名
      野崎誠也、片桐秀明、 窪秀利、齋藤隆之、中森健之、Daniel Mazin、他 CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] CTA大口径望遠鏡初号機カメラの建設状況2017

    • 著者名/発表者名
      平子丈、窪秀利、齋藤隆之、Daniel Mazin、片桐秀明、 櫛田淳子、中森健之、他 CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      日本天文学会 2017年秋季年会
  • [学会発表] MAGIC望遠鏡による銀河系中心領域からのガンマ線観測2017

    • 著者名/発表者名
      岩村由樹、齋藤隆之、窪秀利、櫛田淳子、他 MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      日本天文学会 2017年秋季年会
  • [学会発表] MAGIC報告 62: 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、櫛田淳子、齋藤隆之、窪秀利、Daniel Mazin、他 MAGIC Collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
  • [学会発表] CTA報告123:全体報告2017

    • 著者名/発表者名
      窪秀利、井岡邦仁、片桐秀明、 櫛田淳子、齋藤隆之、中森健之 Daniel Mazin、他 CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
  • [学会発表] CTA報告125: CTA大口径望遠鏡初号機の焦点面検出器建設状況2017

    • 著者名/発表者名
      櫻井駿介、片桐秀明、櫛田淳子、 窪秀利、齋藤隆之、中森健之、Daniel Mazin、他 CTA-Japan Consortium
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
  • [備考] CTA-Japan ホームページ

    • URL

      http://www.cta-observatory.jp/

  • [備考] MAGIC-Japan ホームページ

    • URL

      http://magic.scphys.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2019-12-27  

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