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2011 年度 実績報告書

GeVガンマ線全天サーベイによる超新星残骸における宇宙線加速の系統的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22740167
研究機関茨城大学

研究代表者

片桐 秀明  茨城大学, 理学部, 准教授 (50402764)

キーワード宇宙線 / Gevガンマ線 / 超新星残骸 / フェルミ衛星
研究概要

フェルミ衛星は、GeV領域の宇宙ガンマ線に対して過去最高感度、角度分解能を誇る望遠鏡である。ガンマ線は、高エネルギーの原子核である宇宙線が星間物質と相互作用することによって放射されるため、宇宙線を研究する上で強力な手段となっている。フェルミ衛星は、2008年6月に打ち上げられて以来、1年間の観測によって、数個の超新星残骸(SNR)が宇宙線陽子の加速源であることを示唆する観測結果を出してきた。これらの天体の多くは分子雲と相関し、年齢が比較的古い。この事実は、宇宙線加速を行うSNRの共通する特徴を捉えている可能性がある。しかし、ガンマ線放射効率は分子雲の質量に比例するため、明るい天体のみでは観測的なバイアスがかかる。本研究はフェルミ衛星によるガンマ線測定を比較的暗めのSNRまで拡張し、SNRの年齢および分子雲の質量に対してSNRが加速した宇宙線総エネルギーとの相関を求めることが大目的である。平成23年度は、(1)平成22年度に解析を進めた、G8,7-0.1とCygnus Loopの議論をそれぞれ論文にまとめ投稿し、受理された。これらは、フェルミ衛星1年目カタログでSNRに空間相関が認められた比較的明るめの天体のうち、詳細解析が進んでおらずかつガンマ線で広がっていて空間分布の相関を調べやすい天体である。分子雲との相関を調べた結果、G8.7-0.1は、これまでの中年SNRの観測と同じく分子雲との相関が確認された一方、Cygnus Loopは分子雲とガンマ線の相関していないという特異な性質が見つかった。(2)ガンマ線で明るいSNRW44の詳細な空間分布を調べ、論文として投稿した。W44は、ガンマ線で明るいSNRであるが、2年強のデータを蓄積した結果、SNRの外側まで広がったガンマ線構造が見つかった。これは、宇宙線が加速領域から逃げ出して拡散し、近傍の分子雲と反応して生じたものと考えられる。解析はSLACの内山氏ほかが中心となって行ったが、議論に参加し論文として仕上げた(掲載決定済み;発行年は2012年4,月)。

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

フェルミ・ガンマ線衛星の1年目カタログでSNRに空間相関が認められた天体のうち、詳細解析が進んでいない天体について解析を進め、3本の査読付き論文としてまとめることができた(1本は2012年4月掲載予定)。

今後の研究の推進方策

当初の研究計画では、比較的暗めの超新星残骸(SNR)の天体について「広く浅く見る」、つまり10数個を研究していくことを目指していたが、分子雲のデータは様々な速度帯のデータの重ね合わせで構成されており、その中から超新星残骸に対応するデータを選別するのは難しく、自動化されたプロセスに頼ると誤差が非常に大きく粗い議論しかできず、論文としてのクオリティが下がる、あるいは論文化が難しいことが分かってきた。そこで最終年度は、SNRの個数をある程度選別し、そのSNRのデータを詳細に深く見るという、科学的な成果が最大限得られる見込みのある方針で研究を進める予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Fermi Large Area Telescope Observations of the Supernova Remnant G8.7-0.12012

    • 著者名/発表者名
      Ajello, M., Allafort, A., Baldini, L., et al.(Fermi-LATチームとしての論文のためアルファベット順。本研課題代表者およびY.Hanabataがcorresponding authors(論文を中心的にまとめた主著者に準ずる役割)。)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 744 ページ: 80-90

    • DOI

      10.1088/0004-637X/744/1/80

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fermi Large Area Telescope Observations of the Cygnus Loop Supernova Remnant2011

    • 著者名/発表者名
      Katagiri H. et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 741 ページ: 44-52

    • DOI

      DOI:10.1088/0004-637X/741/1/44

    • 査読あり
  • [学会発表] フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡による超新星残骸G8.7-0.1の観測と放射機構の考察2011

    • 著者名/発表者名
      花畑義隆
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡による超新星残骸「白鳥座ループ」の観測と放射機構の考察2011

    • 著者名/発表者名
      山崎了
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡による超新星残骸「白鳥座ループ」の観測と放射機構の考察2011

    • 著者名/発表者名
      片桐秀明
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      弘前大学
    • 年月日
      2011-09-18
  • [備考]

    • URL

      http://golf.sci.ibaraki.ac.jp/member/katagiri/articicles/110926/1109_cygnus_loop.htm

  • [備考]

    • URL

      http://www.ibaraki.ac.jp/news/2011/09/281918.html

  • [備考]

    • URL

      http://www.sci.ibaraki.ac.jp/01aboutsci/topics.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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