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2017 年度 実施状況報告書

銀河系外活動天体の宇宙論的役割の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05460
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

井上 進  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, 研究員 (80413954)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード高エネルギー宇宙物理学 / 観測的宇宙論 / マルチメッセンジャー天文学
研究実績の概要

本研究課題の目的は、活動銀河核 (AGN)・ガンマ線バースト (GRB)・高速電波バースト (FRB) などの銀河系外活動天体の宇宙論的役割について、多角的な研究を推進することである。平成29年度の主な成果は以下の通りである。
1. AGNウィンドと母銀河の星間ガスが相互作用する際、強い衝撃波の生成と、高エネルギー粒子加速・非熱的放射が予想される。我々は、衝撃波の二温度性やガス冷却の効果まで考慮した新たなモデルを構築し、起源が未解明のガンマ線背景放射およびニュートリノ背景放射へのAGNのウィンドの寄与を詳細に調べた。その結果、一部のエネルギー帯では卓越した寄与が可能であることがわかった (Liu, Murase, Inoue et al. 2018)。
2. 天の川銀河系では、現在でも階層的構造形成に伴う物質降着がある程度継続していると考えられ、それはhigh velocity cloudと銀河面との衝突現象として現れるはずである。その際起きる宇宙線加速と非熱的放射を評価し、未同定GeV-TeVガンマ線源のうち、少なくとも一部の天体の性質をうまく説明できることがわかった (Inoue et al. 2017)。
3. 近年発見されたFRB は、 宇宙再電離を探る新たな手法として有望である。我々は、将来的なFRBの電波分散効果の観測を通じて、水素・ヘリウム双方の再電離履歴を探れる可能性を検討し、ある条件では、最近話題となっている低光度クエーサーの寄与と進化について、新たな示唆が得られることを示した (Inoue et al., 論文準備中) 。
4. 高エネルギーガンマ線観測を推進するMAGIC Collaborationにおいて、突発天体サイエンスグループのリーダーとして、GRB、FRB、AGNなどの観測および理論解釈を進め、最新の成果を国際会議などで発表した(各論文準備中)。

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

交付申請時の研究実施計画では、1) AGNウィンド・フィードバックに伴う非熱的放射、および 2) FRBの電波分散を用いた宇宙再電離の探査法、が二つの大きな目的であった。1) に関しては、最初の論文を完成し、引き続き他の側面の研究も継続中である。2) については、論文の完成が遅れているが、研究計画全体としては、おおむね順調に進展しているといえる。
一方で、平成29年度中には、当初予想していなかった大きな観測的進展が二つあった。中性子星連星合体GW170817の重力波・電磁波による発見、および高エネルギーニュートリノIC-170922Aの対応天体としてのブレーザー(活動銀河核の一種)TXS 0506+056の発見である。これらの進展を受け、それぞれに関して新たな研究を開始したため、すでに進行中であった2)の研究がやや遅れることとなった。

今後の研究の推進方策

まず、遅れているFRBを用いた宇宙再電離探査に関する論文を完成させる。さらに、平成29年度中に開始した二つの新たな課題、1) 中性子星連星合体におけるr過程元素合成のX線による診断法、および2) ブレーザー天体における超高エネルギー宇宙線加速とニュートリノ放射について、研究を進展させ、論文を完成させる。その後、当初の平成30年度以降の研究計画にあった、AGNウィンドにおける超高エネルギー宇宙線加速や、非熱的放射を通じた銀河フィードバック機構の探査などの課題に取り組む。

次年度使用額が生じた理由

微小な使用額が残ったが、ほぼ0に等しく、特に問題はないと考える。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] マックスプランク物理学研究所/マックスプランク核物理学研究所/DESY研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク物理学研究所/マックスプランク核物理学研究所/DESY研究所
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究] モンペリエ大学/LPNHE研究所/パリ天文台ムードン(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      モンペリエ大学/LPNHE研究所/パリ天文台ムードン
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] IFAE研究所/バルセロナ大学/IAC研究所(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      IFAE研究所/バルセロナ大学/IAC研究所
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] ブレラ天文台/パドヴァ大学/SNSピサ(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ブレラ天文台/パドヴァ大学/SNSピサ
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] ペンシルバニア州立大学/CfCA研究所(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ペンシルバニア州立大学/CfCA研究所
  • [雑誌論文] Can Winds Driven by Active Galactic Nuclei Account for the Extragalactic Gamma-Ray and Neutrino Backgrounds?2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Ruo-Yu、Murase Kohta、Inoue Susumu、Ge Chong、Wang Xiang-Yu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 858 ページ: 9~9

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaba74

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmic Rays and Non-thermal Emission Induced by Accretion of Cool Gas onto the Galactic Disk2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue Susumu、Uchiyama Yasunobu、Arakawa Masanori、Renaud Matthieu、Wada Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 849 ページ: 22~22

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8dfa

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] IceCube-170922A + TXS 0506+056: Interpretation2018

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue, Elisa Bernardini, Wriju Bhattacharya, Fabrizio Tavecchio, Konstancja Satalecka, Matteo Cerruti
    • 学会等名
      MAGIC Physics Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] X-raying r-process nucleosynthesis in neutron star mergers2018

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue, Kenta Hotokezaka, Kohta Murase, Aya Bamba, Shigehiro Nagataki, Yukikatsu Terada
    • 学会等名
      重力波物理学・天文学:創世記シンポジウム
  • [学会発表] 中性子星合体におけるr-process元素合成のX線診断2018

    • 著者名/発表者名
      井上進、仏坂健太、村瀬孔大、馬場彩、長瀧重博、寺田幸功
    • 学会等名
      日本天文学会春季年会
  • [学会発表] 中性子星合体におけるr過程元素合成のX線診断2018

    • 著者名/発表者名
      井上進、仏坂健太、村瀬孔大、馬場彩、長瀧重博、寺田幸功
    • 学会等名
      日本物理学会春季年会
  • [学会発表] Gravitational wave follow-up at Very High Energy: What do we expect? What do we learn?2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue
    • 学会等名
      MAGIC Physics Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transients Physics Working Group Report2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue
    • 学会等名
      MAGIC Collaboration Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Rapid follow-up observations of gamma-ray bursts with the MAGIC telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue, Koji Noda, Pierre Colin, Satoshi Fukami, Alessandro Carosi, Elena Moretti, Francesco Longo, Alessio Berti
    • 学会等名
      35th International Cosmic Ray Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 銀河系ディスク外縁部への低温ガスの降着に伴う宇宙線加速と非熱的放射2017

    • 著者名/発表者名
      井上進、内山泰伸、荒川真範、Matthieu Renaud、和田桂一
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会
  • [学会発表] 大質量星およびクエーサーによる宇宙再電離と高速電波バーストの分散測度2017

    • 著者名/発表者名
      井上進、Sourav Mitra、Tirth Roy Choudhury、Andrea Ferrara
    • 学会等名
      日本天文学会秋季年会
  • [学会発表] Cosmic Rays and Non-thermal Emission Induced by Accretion of Cool Gas onto the Outer Galactic Disk2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue, Yasunobu Uchiyama, Masanori Arakawa, Matthieu Renaud, Keiichi Wada
    • 学会等名
      Theories of Astrophysical Big Bangs
    • 国際学会
  • [学会発表] ガンマ線バーストと遠方宇宙・元素の起源2017

    • 著者名/発表者名
      井上進
    • 学会等名
      ガンマ線バースト研究の新機軸
    • 招待講演
  • [学会発表] Short Gamma-Ray Bursts and Neutron Star Mergers at Very High Energy2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue
    • 学会等名
      8th International LHAASO Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimessenger Transient Observations with MAGIC and Prospects for CTA2017

    • 著者名/発表者名
      Susumu Inoue
    • 学会等名
      高エネルギーガンマ線でみる極限宇宙2017
    • 招待講演
  • [図書] Science with the Cherenkov Telescope Array2018

    • 著者名/発表者名
      Jim Hinton, Rene Ong, Diego Torres, Susumu Inoue et al.
    • 総ページ数
      (110-130)
    • 出版者
      World Scientific

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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