2003 Fiscal Year Annual Research Report
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11CE2004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森 正樹 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (80210136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷森 達 京都大学, 理学部, 教授 (10179856)
榎本 良治 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (80183755)
木舟 正 信州大学, 工学部, 教授 (40011621)
西嶋 恭司 東海大学, 理学部, 教授 (40202238)
柳田 昭平 茨城大学, 理学部, 教授 (40013429)
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| Keywords | 宇宙の高エネルギー現象 / 高エネルギーガンマ線物理学 / 宇宙線の起源 / 超新星 / パルサー / 活動銀河 / 空気チェレンコフ望遠鏡 / ガンマ線望遠鏡 |
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| Research Abstract |
1.10m口径望遠鏡1号機による観測とデータ解析の実施
平成11年度に建設・設置した10m口径の大気チェレンコフ望遠鏡を用い、超新星残骸、パルサー星雲、活動銀河核などのガンマ線候補天体の観測を行ってきた。以前の3.8m口径望遠鏡で観測されたガンマ線天体の観測を行い、パルサー星雲PSR1706-44や超新星残骸SN1006などの天体についてガンマ線信号を再確認し、従来までの約1000GeVより低い400GeV程度のエネルギーまでのガンマ線が検出できることが示され、以前より広いエネルギー領域にわたってガンマ線のエネルギースペクトルを決定することができるようになった。
今年度の主な成果を挙げる。
(1)我々の銀河中心を2年間にわたって観測したデータからガンマ線の信号を発見し、論文として発表した。得られたガンマ線のスペクトルは電子の加速としてより陽子の加速として考えたほうが良いことを示唆し、銀河中心付近の超新星残骸における高エネルギー粒子の加速を意味するとも考えられるが、ほかにも銀河中心でのガンマ線の発生の機構はいくつも考えられ、興味深い発見である。
(2)大マゼラン雲の超新星1987Aでは爆風が2004年前後に周囲の物質と衝突し、衝撃波ができて粒子加速が起こることが予想されていたが、2001年の我々の観測データからはガンマ線の上限値のみが得られ、この結果を論文で報告した。
(3)パルサーとBe星の二重星PSR 1259-63/SS2883は長周期の軌道にあり、近星点前後でガンマ線放射が期待されていた。我々の観測は近星点より少し外れた時期ではあったが、ガンマ線信号は得られず、この結果を詳しい計算とともに論文として報告した。
(4)星の生成が天の川銀河に比べ活発な渦巻銀河NGC253を観測し、ガンマ線の信号を得ていたが、この観測と解析の詳細を論文で報告した。
2.10m望遠鏡2台によるステレオ観測とデータ解析
平成14年度から10m望遠鏡2台によるチェレンコフ光のステレオ観測が開始された。これは南半球では世界で初めての観測となる。これまでにかに星雲をはじめとして、超新星残骸RCW86,SN1006,RX J1713.7-3946,RX J0852.0-4622,Velaや活動銀河核PKS 2155-304、星生成銀河NGC253をステレオモードで観測した。ステレオ観測によりチェレンコフ光の像を立体的にとらえることができ、ガンマ線検出の到来方向の精度やエネルギー分解能の大幅な向上が期待できる。解析は2号機の性能評価とステレオ観測の有効な解析法を開発しながら進めており、途中結果は物理学会などで報告した。
3.10m望遠鏡3号機および4号機の調整と観測開始
平成13年度に設置した10m望遠鏡3号機の反射鏡・イメージングカメラ・電子回路とデータ取得システムを調整し、観測を開始させた。さらに平成14年度に製造した10m望遠鏡4号機を設置し、調整を行って観測を開始させた。これで10m望遠鏡4台を一辺約100mのひし形の頂点に配置した望遠鏡アレイが完成し、高エネルギーガンマ線天体のステレオ観測を効率よく進めることができるようになった。さらに観測を続けてデータを集積することにより、より高い感度でガンマ線天体を検出可能になり、また精密なスペクトルが得られ、ガンマ線放射・生成の機構の解明につながることが期待される。
4.成果の公表
平成15年7-8月に茨城県つくば市で開催された第28回宇宙線国際会議において13編論文の口頭発表またはポスター発表を行い、ガンマ線望遠鏡の詳細について報告し、また最新の観測成果について発表した。また、進行状況・予備的成果については日本物理学会・天文学会および他の国際集会で発表し、また次葉のように学術論文として成果の公表(発表済み3編、印刷中2編)を行なった。
5.国際共同研究の推進
アデレード大学との国際共同研究は、旧3.8m望遠鏡の設置からは14年目、(旧)科学研究費COE拠点形成「宇宙の高エネルギー断面」として新望遠鏡の建設が始まってからは5年目に入り、10m口径望遠鏡による観測は共同で行われている。また、望遠鏡はアデレード大学がオーストラリア政府から借用した土地に設置されており、望遠鏡の設置に必要な基盤整備はアデレード大学・オーストラリア国立大学・シドニー大学の協力による研究基盤予算により行われたものである。
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[Publications] Tsuchiya, K.et al.: "Detection of Sub-TeV Gamma-Rays from the Galactic Center Direction by CANGAROO-II"Astrophysical Journal(Letter). 印刷中. (2004)
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[Publications] Kawachi, A.et al.: "A Search for TeV Gamma-ray Emission from the PSR B1259-63/SS2883 Binary System with the CANGAROO-II 10-m Telescope"Astrophysical Journal. 印刷中. (2004)
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[Publications] Enomoto, R.et al.: "Search for TeV gamma-rays from SN1987A in 2001"Astrophysical Journal(Letter). 591. L25-L28 (2003)
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[Publications] Itoh, C.et al.: "Evidence for TeV gamma-ray emission from the nearby starburst galaxy NGC 253"Astronomy and Astrophysics. 402. 443-455 (2003)
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[Publications] Kabuki, S.et al.: "Development of an atmospheric Cherenkov imaging camera for the CANGAROO-III experiment"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A500. 318-336 (2003)
