宇宙の加速器ガンマ線バーストと全粒子天文学

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21684014
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 井岡 邦仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80402759)
• キーワード: ガンマ線バースト / 宇宙線 / 反粒子(陽電子・反陽子) / 高エネルギー / 超新星 / パルサー / 偏光

研究概要

宇宙最大の爆発である謎のガンマ線バースト(GRB)に関係する以下の研究を行った。
1.反粒子宇宙線の起源:2009年にPAMELA衛星が高エネルギー(10-100GeV領域)の反粒子宇宙線(特に陽電子)の超過を発見し、起源がダークマターなのか高エネルギー天体なのかで大問題になっている。我々はGRBやパルサーなどの高エネルギー天体を考え、宇宙線のスペクトルにあらわれるピークの幅から天体の寿命が推定でき、天体同定に有用であることを示した。また、超新星爆発(ハドロン)起源説も提唱し、このモデルでは100GeV以上に反陽子宇宙線の超過があらわれることを世界に先駆けて示した。
2.GRB残骸:銀河内で起こったGRBは超新星残骸に似たGRB残骸を残す。我々はGRB残骸の高エネルギースペクトル(特にTeVガンマ線)を計算し、他波長の対応天体がはっきりしない謎の未同定TeV天体として観測されている可能性を提唱した。
3.GRBからの高エネルギー放射:GRBの残光におけるGeV-TeVの高エネルギーガンマ線放射を計算し、よく分かっていないGRBの開始時間に制限をつけられることを示した。予想されるGeV-TeV放射の遅延がFermi衛星によって発見されたGeV遅延である可能性を議論した。
4.GRBの偏光:GRBの偏光、特にその統計的な性質が、GRBの放射領域における磁場の構造やGRBの放射機構によって異なることを示し、これらを探ることができることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Hypernova and Gamma-ray Burst Remnants as TeV Unidentified Sources (2010)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka and Peter Meszaros
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 709 ページ: 1337-1342
  • URL: http://cdsads.u-strasbg.fr/abs/2010ApJ...709.1337I
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is Cosmic Ray Electron Excess from Pulsars Spiky or Smooth? : Continuous and Multiple Electron/Positron Injections (2010)
  • 著者名/発表者名: Norita Kawanaka, Kunihito Ioka, Mihoko M.Nojiri
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 710 ページ: 958-963
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-energy emission as a test of the prior emission model for gamma-ray burst afterglows (2010)
  • 著者名/発表者名: Kohta Murase, Kenji Toma, Ryo Yamazaki, Shigehiro Nagataki, Kunihito Ioka
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Letters 巻: 402 ページ: L54-L58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical Properties of Gamma-Ray Burst Polarization (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toma, Takanori Sakamoto, Bing Zhang, Joanne E. Hill, Mark L. McConnell, Peter F. Bloser, Ryo Yamazaki, Kunihito Ioka, and Takashi Nakamura
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 698 ページ: 1042-1053
  • URL: http://cdsads.u-strasbg.fr/abs/2009ApJ...698.1042T
  • 査読あり
• [雑誌論文] Is the PAMELA anomaly caused by supernova explosions near the Earth? (2009)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Fujita, Kazunori Kohri, Ryo Yamazaki, Kunihito Ioka
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 80 ページ: 063003:1-5
  • 査読あり
• [学会発表] GRB GeV遅延の火の玉再加熱モデル (2010)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 天文学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20100324-20100327
• [学会発表] GRB火の玉の衝突再加熱:GeV Lag, MeV Peak & TeV Neturino (2010)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] 電子・陽電子宇宙線とCTA (2010)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 宇宙線研究所共同利用研究会「高エネルギー宇宙物理学の将来とCTA」
  • 発表場所: 宇宙線研
  • 年月日: 2010-01-09
• [学会発表] Extreme Objects in the Universe (2009)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: 国際会議Sokendai International Symposium 2009
  • 発表場所: 湘南国際村(招待講演)
  • 年月日: 20091215-20091217
• [学会発表] GRBのGeV遅延の起源と米徳関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学研究会
  • 発表場所: 宮島
  • 年月日: 20091127-20091129
• [学会発表] GRB, SNR and Cosmic-Ray Electron-Positron : Possible Connections (2009)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: 国際会議The Shocking Universe
  • 発表場所: San Servolo Island, Venice (Italy)
  • 年月日: 20090914-20090918
• [学会発表] 宇宙線・宇宙物理領域,素粒子論領域,素粒子実験領域合同シンポジウム「ダークマターと宇宙線」はじめに (2009)
  • 著者名/発表者名: 井岡邦仁
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 甲南大学(招待講演)
  • 年月日: 20090910-20090913
• [学会発表] Cosmic-Ray Positrons from Astrophysical Sources : GRBs, Pulsars and SNRs (2009)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: 国際会議The Energetic Cosmos : from Suzaku to Astro-H
  • 発表場所: Otaru (Japan)(招待講演)
  • 年月日: 20090629-20090702
• [学会発表] Cosmic-Ray Positrons from Astrophysical Sources : GRBs, Pulsars and SNRs (2009)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: (国際会議)Gamma-Ray Burst Physics
  • 発表場所: KIAA, Peking University, Beijing (China)(招待講演)
  • 年月日: 20090615-20090619
• [学会発表] Cosmic-Ray Positrons from Astrophysical Sources : GRBs, Pulsars and SNRs (2009)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: 国際会議Physics of Relativistic Flows : An observational view
  • 発表場所: Nordita, Stockholm (Sweden)(招待講演)
  • 年月日: 20090601-20090602
• [備考]
  • URL: http://cosmophysics.kek.jp/