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2021 年度 実績報告書

宇宙高エネルギー粒子のマルチメッセンジャーによる統一的理解

研究課題

研究課題/領域番号 20H01901
研究機関京都大学

研究代表者

村瀬 孔大  京都大学, 基礎物理学研究所, 特任准教授 (00839433)

研究分担者 井岡 邦仁  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードマルチメッセンジャー / ニュートリノ / ガンマ線 / 超高エネルギー宇宙線 / 活動銀河 / ガンマ線バースト
研究実績の概要

高エネルギーニュートリノ、高エネルギーガンマ線、超高エネルギー宇宙線の三種類の高エネルギー宇宙粒子背景放射の起源について、2019年に提案した活動銀河コロナからの高エネルギー放射理論(Murase, Kimura & Meszaros 2020 PRL)の研究を深化させた。特に開発したマルチメッセンジャー放射コードを用いて近傍セイファート銀河からのニュートリノ信号の検出可能性を評価した。また活動銀河コロナと低高度銀河の高温降着円盤によってニュートリノ背景放射が統一的に説明できることを指摘し、降着円盤に存在する熱的電子による逆コンプトン放射でMeVガンマ線放射を説明する新しい可能性を見出した。更に超新星からの高エネルギー放射を包括的に計算するコードの開発を進め、特にマグネターと呼ばれる強磁場中性子星からのパルサー風によって加速された電子からの高エネルギー放射の詳細な計算を行った。いくつかの超新星についてALMAとNOEMAによる観測で得られた電波データの解析を行い、その結果と組み合わせることで極光度超新星のマグネターモデルへの重要な制限を得た。また可視光で観測された極光度超新星の光度曲線の変動をマグネターモデルで説明可能かどうかを調べた。マグネターは高速電波バーストの起源天体とも考えられており、系内マグネターSGR 1935+2154からのバースト放射機構について一般的な制限を行った。また活動銀河の降着円盤で起きるコンパクト連星合体について一般的な考察を行い、降着円盤風によるフィードバックの重要性を指摘し、その環境で起きるかもしれない継続時間の短いガンマ線バーストからの高エネルギー放射のモデルを提案した。

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

新型コロナウィルスの影響により、ポスドクのZhang氏の雇用が遅延した影響があった。研究会への出席、情報収集、発表や海外研究者との共同研究に支障があったものの、コンパクト天体からの高エネルギー放射のモデル構築などを中心に、概ね順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

粒子伝搬コードの開発を進め、活動銀河ジェット天体における宇宙線伝搬とそれに付随するニュートリノ放射と多波長電磁放射を計算するコードを完成させる。

  • 研究成果

    (37件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (28件) (うち国際共著 28件、 査読あり 28件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] External Inverse-compton and Proton Synchrotron Emission from the Reverse Shock as the Origin of VHE Gamma Rays from the Hyper-bright GRB 221009A2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang B. Theodore、Murase Kohta、Ioka Kunihito、Song Deheng、Yuan Chengchao、Meszaros Peter
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 947 ページ: L14~L14

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acc79f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Time-delayed neutrino emission from supernovae as a probe of dark matter-neutrino interactions2023

    • 著者名/発表者名
      Carpio Jose Alonso、Kheirandish Ali、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2023 ページ: 019~019

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/04/019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-energy neutrino emission from magnetized jets of rapidly rotating protomagnetars2023

    • 著者名/発表者名
      Bhattacharya Mukul、Carpio Jose A、Murase Kohta、Horiuchi Shunsaku
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 521 ページ: 2391~2407

    • DOI

      10.1093/mnras/stad494

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-component jet model for multiwavelength afterglow emission of the extremely energetic burst GRB 221009A2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuri、Murase Kohta、Ohira Yutaka、Yamazaki Ryo
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 522 ページ: L56~L60

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slad038

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-energy Neutrino Emission from Espresso-reaccelerated Ions in Jets of Active Galactic Nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Mbarek Rostom、Caprioli Damiano、Murase Kohta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 942 ページ: 37~37

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aca481

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simulating neutrino echoes induced by secret neutrino interactions2023

    • 著者名/発表者名
      Carpio Jose Alonso、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2023 ページ: 042~042

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/02/042

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] GeV Signatures of Short Gamma-Ray Bursts in Active Galactic Nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      Yuan Chengchao、Murase Kohta、Guetta Dafne、Pe’er Asaf、Bartos Imre、Meszaros Peter
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 932 ページ: 80~80

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac6ddf

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Candidate Tidal Disruption Event AT2019fdr Coincident with a High-Energy Neutrino2022

    • 著者名/発表者名
      Reusch Simeon et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 128 ページ: 221101

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.128.221101

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Variable thermal energy injection from magnetar spin-down as a possible cause of stripped-envelope supernova light-curve bumps2022

    • 著者名/発表者名
      Moriya Takashi J、Murase Kohta、Kashiyama Kazumi、Blinnikov Sergei I
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 513 ページ: 6210~6218

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1352

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the synthesis of heavy nuclei in protomagnetar outflows and implications for ultra-high energy cosmic rays2022

    • 著者名/発表者名
      Bhattacharya Mukul、Horiuchi Shunsaku、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 514 ページ: 6011~6024

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1721

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Energy Extragalactic Neutrino Astrophysics2022

    • 著者名/発表者名
      Kurahashi Naoko、Murase Kohta、Santander Marcos
    • 雑誌名

      Annual Review of Nuclear and Particle Science

      巻: 72 ページ: 365~387

    • DOI

      10.1146/annurev-nucl-011122-061547

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identifying High-energy Neutrino Transients by Neutrino Multiplet-triggered Follow-ups2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Shigeru、Murase Kohta、Tanaka Masaomi、Shimizu Nobuhiro、Ishihara Aya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 937 ページ: 108~108

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8dfd

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impacts of Jets and winds from primordial black holes2022

    • 著者名/発表者名
      Takhistov Volodymyr、Lu Philip、Murase Kohta、Inoue Yoshiyuki、Gelmini Graciela B
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 517 ページ: L1~L4

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slac097

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutrinos unveil hidden galactic activities2022

    • 著者名/発表者名
      Murase Kohta
    • 雑誌名

      Science

      巻: 378 ページ: 474~475

    • DOI

      10.1126/science.ade4190

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutrinos from the Brightest Gamma-Ray Burst?2022

    • 著者名/発表者名
      Murase Kohta、Mukhopadhyay Mainak、Kheirandish Ali、Kimura Shigeo S.、Fang Ke
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 941 ページ: L10~L10

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aca3ae

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hidden Hearts of Neutrino Active Galaxies2022

    • 著者名/発表者名
      Murase Kohta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 941 ページ: L17~L17

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aca53c

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multimessenger Implications of Sub-PeV Diffuse Galactic Gamma-Ray Emission2021

    • 著者名/発表者名
      K. Fang, K. Murase
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 919 ページ: 93

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac11f0

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-energy Neutrinos from Magnetized Coronae of Active Galactic Nuclei and Prospects for Identification of Seyfert Galaxies and Quasars in Neutrino Telescopes2021

    • 著者名/発表者名
      A. Kheirandish, K. Murase, S.S. Kimura
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 922 ページ: 45

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac1c77

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Particle Reacceleration by Turbulence and Radio Constraints on Multi-Messenger High-Energy Emission from the Coma Cluster2021

    • 著者名/発表者名
      K. Nishiwaki, K. Asano, K. Murase_
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 922 ページ: 190

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac1cdb

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos2021

    • 著者名/発表者名
      S.S. Kimura, K. Murase, P. Meszaros
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 5615

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25111-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Energetics of ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei_2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Jiang, B.T. Zhang, K. Murase
    • 雑誌名

      Phys.Rev.D

      巻: 104 ページ: 043017

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.104.043017

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-messenger emission from the parsec-scale jet of the flat-spectrum radio quasar coincident with high-energy neutrino IceCube-190730A2021

    • 著者名/発表者名
      F. Oikonomou et al.
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 10 ページ: 82

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/10/082

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] External Inverse-Compton Emission from Low-luminosity Gamma-Ray Bursts: Application to GRB 190829A2021

    • 著者名/発表者名
      B.T. Zhang et al.
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 920 ページ: 55

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0cfc

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] External Inverse-Compton Emission Associated with Extended and Plateau Emission of Short Gamma-Ray Bursts: Application to GRB 160821B2021

    • 著者名/発表者名
      B.T. Zhang et al.
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 908 ページ: L36

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abe0b0

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Off-axis jet scenario for early afterglow emission of low-luminosity gamma-ray burst GRB 190829A2021

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

      Mon.Not.Roy.Astron.Soc.

      巻: 504 ページ: 5647

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1273

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ALMA and NOEMA constraints on synchrotron nebular emission from embryonic superluminous supernova remnants and radio-gamma-ray connection2021

    • 著者名/発表者名
      K. Murase et al.
    • 雑誌名

      Mon.Not.Roy.Astron.Soc.

      巻: 508 ページ: 44

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2506

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Post-merger Jets from Supermassive Black Hole Coalescences as Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Emission2021

    • 著者名/発表者名
      C. Yuan et al.
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 911 ページ: L15

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abee24

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Outflow Bubbles from Compact Binary Mergers Embedded in Active Galactic Nuclei: Cavity Formation and the Impact on Electromagnetic Counterparts2021

    • 著者名/発表者名
      S.S. Kimura, K. Murase, I. Bartos
    • 雑誌名

      Astrophys.J.

      巻: 916 ページ: 111

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0535

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] High-Energy Neutrino Emission from the Cores of Active Galactic Nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      NCfA Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Astrophysical Neutrinos2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      Neutrino Platform Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Multimessenger Transients2022

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      Neutrinos in the Multi-Messenger Era
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Neutrinos from Hidden Hearts of Active Galactic Nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      MARLAM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Promising Sources of High-Energy Neutrinos and Some Implication2022

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      KITP 2022 Workshop on Neutrinos as a Portal to New Physics and. Astrophysics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimessenger Study of Heavy Dark Matter2022

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      Symposium “What is Dark Matter?”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Neutrinos from Active Galactic Nuclei2022

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      Town Hall KM3Net Meeting 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultrahigh-Energy Cosmic-Ray Sources and Acceleration2021

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      GCOS Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Multimessenger Particle Astrophysics2021

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      Astro Dark 2021
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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