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2023 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
研究実績の概要

超高エネルギー宇宙線と高エネルギーニュートリノの起源の有力候補としてブレーザーと呼ばれる活動銀河のフレアが議論されている。ブレーザーのガンマ線データを解析し、フレア時と静穏時に放出されるエネルギー量を比較した。フレア時に出ているガンマ線は10%程度である一方、ニュートリノ放射はフレア時の放射が支配的である可能性があることがわかった。
高エネルギーニュートリノと高エネルギーガンマ線の起源について、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の研究をさらに進め、NGC 1068、NGC 4151、NGC 4945、Circinus銀河からのニュートリノとガンマ線スペクトルの理論計算、及びガンマ線データの解析を行った。NGC 1068とNGC 4151のニュートリノデータを説明しつつ、NGC 1068とNGC 4945のガンマ線データにコロナ起源と無矛盾な兆候があることを発見した。
相互作用型の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を完成させ、銀河系内に超新星が起きた場合にLHCのATLAS検出器での高エネルギーニュートリノ検出可能性を調べた。
継続時間の長いガンマ線バーストについて、高エネルギーニュートリノとMeVニュートリノの相互作用を通したニュートリノ振動が起こることを世界で初めて指摘した。またoff-axisガンマ線放射の定量的計算を行った。
継続時間が短いガンマ線バーストについて、ニュートリノと重力波の同時検出可能性を詳しく調べた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (27件) (うち国際共著 26件、 査読あり 26件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 10件、 招待講演 10件)

  • [国際共同研究] Penn State University/U. Nevada, Las Vegas/U. Wisconsin, Madison(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Penn State University/U. Nevada, Las Vegas/U. Wisconsin, Madison
    • 他の機関数
      6
  • [国際共同研究] Nanjing University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Nanjing University
  • [国際共同研究] IAP(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IAP
  • [国際共同研究] U. Athens(ギリシャ)

    • 国名
      ギリシャ
    • 外国機関名
      U. Athens
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      1
  • [雑誌論文] Oscillations of high-energy cosmic neutrinos in the copious MeV neutrino background2024

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

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: 023025

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.023025

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sub-GeV Gamma Rays from Nearby Seyfert Galaxies and Implications for Coronal Neutrino Emission2024

    • 著者名/発表者名
      Murase Kohta、Karwin Christopher M.、Kimura Shigeo S.、Ajello Marco、Buson Sara
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 961 ページ: L34~L34

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ad19c5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gravitational wave triggered searches for high-energy neutrinos from binary neutron star mergers: Prospects for next generation detectors2024

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

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: 043053

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.043053

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detecting High-Energy Neutrinos from Galactic Supernovae with ATLAS2024

    • 著者名/発表者名
      Wen Alex Y.、Arguelles Carlos A.、Kheirandish Ali、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 132 ページ: 061001

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.132.061001

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraining decaying very heavy dark matter from galaxy clusters with 14 year Fermi-LAT data2024

    • 著者名/発表者名
      Song Deheng、Murase Kohta、Kheirandish Ali
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2024 ページ: 024~024

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2024/03/024

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Off-axis MeV and very-high-energy gamma-ray emissions from structured gamma-ray burst jets2024

    • 著者名/発表者名
      Bosnjak Zeljka、Zhang B Theodore、Murase Kohta、Ioka Kunihito
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 528 ページ: 4307~4313

    • DOI

      10.1093/mnras/stae093

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] What if GW190425 did not produce a black hole promptly?2024

    • 著者名/発表者名
      Radice David、Ricigliano Giacomo、Bhattacharya Mukul、Perego Albino、Fattoyev Farrukh J、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 528 ページ: 5836~5844

    • DOI

      10.1093/mnras/stae400

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear aspects of stochastic particle acceleration2024

    • 著者名/発表者名
      Lemoine Martin、Murase Kohta、Rieger Frank
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: 063006

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.063006

    • 査読あり / 国際共著
  • [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] Revisiting ultrahigh-energy constraints on decaying superheavy dark matter2023

    • 著者名/発表者名
      Das Saikat、Murase Kohta、Fujii Toshihiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 ページ: 103013

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.103013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Light curves of BSM-induced neutrino echoes in the optically thin limit2023

    • 著者名/発表者名
      Eskenasy Ryan、Kheirandish Ali、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 ページ: 103038

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.103038

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-energy cosmic neutrinos as a probe of the vector mediator scenario in light of the muon g-2 anomaly and Hubble tension2023

    • 著者名/発表者名
      Carpio Jose Alonso、Murase Kohta、Shoemaker Ian M.、Tabrizi Zahra
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 ページ: 103057

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.103057

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-energy Neutrino Emission Associated with Gravitational-wave Signals: Effects of Cocoon Photons and Constraints on Late-time Emission2023

    • 著者名/発表者名
      Matsui Riki、Kimura Shigeo S.、Toma Kenji、Murase Kohta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 950 ページ: 190~190

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acd004

    • 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] Radiative Acceleration of Dense Circumstellar Material in Interacting Supernovae2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuna Daichi、Murase Kohta、Moriya Takashi J.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 952 ページ: 115~115

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acdb71

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Flare Duty Cycle of Gamma-Ray Blazars and Implications for High-energy Neutrino Emission2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Kenji、Petropoulou Maria、Murase Kohta、Oikonomou Foteini
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 954 ページ: 194~194

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acea74

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Luminous Radio Emission from the Superluminous Supernova 2017ens at 3.3 yr after Explosion2023

    • 著者名/発表者名
      Margutti Raffaella、Bright J. S.、Matthews D. J.、Coppejans D. L.、Alexander K. D.、Berger E.、Bietenholz M.、Chornock R.、DeMarchi L.、Drout M. R.、Eftekhari T.、Jacobson-Galan W. V.、Laskar T.、Milisavljevic D.、Murase K.、Nicholl M.、Omand C. M. B.、Stroh M.、Terreran G.、VanderLey B. A.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 954 ページ: L45~L45

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acf1fd

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Disentangling the Hadronic Components in NGC 10682023

    • 著者名/発表者名
      Ajello Marco、Murase Kohta、McDaniel Alex
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 954 ページ: L49~L49

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acf296

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nuclear and electromagnetic cascades induced by ultra-high-energy cosmic rays in radio galaxies: implications for Centaurus A2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang B Theodore、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 524 ページ: 76~89

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1829

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detecting High-energy Neutrino Minibursts from Local Supernovae with Multiple Neutrino Observatories2023

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

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 956 ページ: L8~L8

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acf84f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiwavelength afterglow emission from bursts associated with magnetar flares and fast radio bursts2023

    • 著者名/発表者名
      Wei Yujia、Zhang B Theodore、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 524 ページ: 6004~6014

    • DOI

      10.1093/mnras/stad2122

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Decomposing the Origin of TeV-PeV Emission from the Galactic Plane: Implications of Multimessenger Observations2023

    • 著者名/発表者名
      Fang Ke、Murase Kohta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 957 ページ: L6~L6

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ad012f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-Energy Neutrinos from Active Galactic Nuclei2023

    • 著者名/発表者名
      Murase Kohta、Stecker Floyd W.
    • 雑誌名

      The Encyclopedia of Cosmology. Set 2: Frontiers in Cosmology

      巻: 2 ページ: 483~540

    • DOI

      10.1142/9789811282645_0010

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting tests of Lorentz invariance with gamma-ray bursts: Effects of intrinsic lags2023

    • 著者名/発表者名
      Vardanyan Valeri、Takhistov Volodymyr、Ata Metin、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: 123023

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.123023

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mineral detection of neutrinos and dark matter. A whitepaper2023

    • 著者名/発表者名
      Baum Sebastian et al.
    • 雑誌名

      Physics of the Dark Universe

      巻: 41 ページ: 101245~101245

    • DOI

      10.1016/j.dark.2023.101245

  • [学会発表] IceCube Neutrinos and Dark Matter2024

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      Extreme Mass Dark Matter Workshop: from Superlight to Superheavy
    • 国際学会
  • [学会発表] Multimessenger Study of Heavy Dark Matter A02 Group Status Report2024

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      What is Dark Matter?
    • 招待講演
  • [学会発表] Origin of High-Energy Neutrinos2024

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      JPS Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Multimessenger Emission from Supernovae2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      ICRC Satellite Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultrahigh - Energy Neutrino Sources2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      RNO-G Collaboration Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Neutrinos from Supermassive Black Holes2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      CDY Black Hole Flare Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Astrophysical Neutrinos and Multimessenger Implications2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      32nd Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimessenger View of High-Energy Neutrino Sources2023

    • 著者名/発表者名
      Kohta Murase
    • 学会等名
      AstroParticle Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theoretical perspectives on multimessenger astrophysics2023

    • 著者名/発表者名
      B. Theodore Zhang
    • 学会等名
      AstroParticle Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Very-high-energy gamma rays from compact mergers2023

    • 著者名/発表者名
      B. Theodore Zhang
    • 学会等名
      AstroParticle Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nuclear and electron cascades induced by UHECRs2023

    • 著者名/発表者名
      B. Theodore Zhang
    • 学会等名
      The 1st LHAASO Symposium
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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