2023 年度研究成果報告書

原子核乾板による高エネルギーガンマ線天体の偏光観測の実現

研究課題

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研究課題/領域番号	22K20382
研究種目	研究活動スタート支援
配分区分	基金
審査区分	0204:天文学、地球惑星科学およびその関連分野
研究機関	名古屋大学
研究代表者	中村悠哉名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 特任助教 (30964457)
研究期間 (年度)	2022-08-31 – 2024-03-31
キーワード	宇宙線 / ガンマ線 / 偏光 / 原子核乾板 / 気球実験
研究成果の概要	原子核乾板を用いた宇宙ガンマ線観測気球実験GRAINEにおいて、sub-GeV/GeV帯で実現していない偏光観測を達成するための乾板読み取り装置を開発した。既存の読み取り装置と比べて、一桁近く優れた70--200nmの位置測定精度での飛跡読み取りが実現した。さらに、実際に2018年に行った気球実験のガンマ線データを用いて、既存データよりも3倍近い角度分解能の向上を実証することができた。この新たな装置の解析速度向上も進めながら、2023年春には検出器面積を6.6倍大型化した実験を実施し、開発した装置を適用することでさらなる解像度向上や偏光観測の第一歩を踏み出すことが期待される。
自由記述の分野	宇宙ガンマ線
研究成果の学術的意義や社会的意義	高エネルギーなガンマ線を放射する天体は宇宙における天然の加速器として、粒子を加速していると考えられているが、その加速機構には未だ未解明な点が多い。偏光観測は粒子加速において重要な磁場の情報を直接的に得ることができる重要な観測手法である。一方で、その観測の難しさから高エネルギー帯域では未だ観測結果は報告されていない。本研究によって、世界初となる偏光観測の実現に繋がる成果が得られ、これまでの観測とは全く異なる新しい知見を今後もたらすことが期待される。また、角度分解能も既存データと比べて一桁近く向上することが期待され、銀河中心付近での暗黒物質起源ガンマ線の研究にも寄与する。