究極感度ＧｅＶ―ＴｅＶ広帯域宇宙ガンマ線観測による高エネルギー天体の研究

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24244029
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 窪 秀利 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40300868)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片桐 秀明 茨城大学, 理学部, 准教授 (50402764) ; 櫛田 淳子 東海大学, 理学部, 准教授 (80366020) ; 中森 健之 山形大学, 理学部, 准教授 (30531876)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 宇宙ガンマ線 / GeV-TeVガンマ線 / 宇宙線 / 高エネルギー天体 / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 高速サンプリング回路

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、超新星残骸・活動銀河核などの高エネルギー天体の放射機構・粒子加速機構、宇宙線の起源を解明すること、さらにガンマ観測を通して暗黒物質探索を行うことである。本年度、以下の成果を得た。
１、20 GeV～100 TeVのガンマ線を従来よりも一桁高い感度で大気チェレンコフ望遠鏡を用いて観測する次期計画CTAの口径23m望遠鏡に搭載する焦点面カメラについて、以下の開発を行った。（１）光検出器である、1.5インチ径スーパーバイアルカリ光電子増倍管の量産を継続した。（２）7本の光電子増倍管からの信号を2GHzで同時に波形サンプリングする回路を開発した。この回路には、低消費電力アナログメモリが使われ、デジタル化された波形データはイーサネットで転送される。（３）光電子増倍管１本毎の1次トリガー、続いて、光電子増倍管7本単位間の2次トリガー生成を、スペイン・ドイツグループと協力し開発した。
２、MAGIC望遠鏡によるサブTeV/TeVガンマ線観測のデータを解析した。（１）矮小銀河Segue 1の2011-2013年の観測データを解析し、暗黒物質対消滅ガンマ線に対する上限値を得た。（２）かにパルサーのブリッジ放射を50 GeV以上で初めて検出し、そのスペクトルは2つのガンマ線パルス時P1、P2のものとほぼ同じ冪で表されることを発見した。この発見は放射領域の磁場構造についての情報を与え、磁気カスケードモデルで解釈すると、中性子星の光円柱付近の磁場でトロイダル成分が存在することを示唆した。（３）Fermi衛星が発見した未同定天体2FGL J2001.1+4352（その後、BL Lac型天体と判明）をMAGICで観測し、超高エネルギーガンマ線領域で初検出した（MAGIC J2001+435と命名）。その多波長スペクトルは、一つの領域内のシンクロトロン自己コンプトン放射で説明できる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

大気チェレンコフ望遠鏡であるCTA口径23m望遠鏡の焦点に搭載する光電子増倍管からの信号を、高速で波形サンプリングする回路を開発し、本年度、仕様を最終決定し量産する予定であったが、回路の改良が必要となったため、開発および量産が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

CTA口径23m望遠鏡に搭載する高速波形サンプリング回路の開発を今後も続け、仕様を最終決定し量産する。当初計画よりも回路の開発が遅れているが、量産後の性能試験を極力自動化し期間短縮することで、当初計画通りに、カメラを完成できると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Optimized dark matter searches in deep observations of Segue 1 with MAGIC (2014)
  • Author(s): J.Aleksic, M.Hayashida, K.Kodani, Y.Konno, H.Kubo, J.Kushida, D.Nakajima, K.Nishijima, R.Orito, T.Saito, K.Saito, H.Takami, M.Teshima, T.Toyama, MAGIC collaboration
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 2 Pages: 8
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/02/008
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CTA 報告67：全体報告 (2014)
  • Author(s): 窪秀利、手嶋政廣、戸谷友則、井岡邦仁、田島宏康、林田将明、山本常夏、吉越貴紀、吉田龍生、片桐秀明、櫛田淳子、中森健之、CTA-Japan Consortium
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] CTA 報告70：CTA大口径望遠鏡読み出し回路・初号機搭載モデルの開発 (2014)
  • Author(s): 中森健之、畑中謙一郎、今野裕介、土屋優悟、窪秀利、鈴木ちひろ、郡司修一、猪目祐介、大岡秀行、折戸玲子、齋藤隆之、手嶋政廣、増田周、山本常夏、池野正弘、内田智久、田中真伸、CTA-Japan Consortium
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告42:HBL天体1ES0229+200の観測と磁場ハローのシミュレーション (2014)
  • Author(s): 今野裕介、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、齋藤浩二、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、野田浩司、花畑義隆、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告43：BL Lac型天体 MAGIC J2001+435の多波長観測と赤方偏移 (2014)
  • Author(s): 小谷一仁、櫛田淳子、西嶋恭司、井上進、折戸玲子、窪秀利、今野裕介、齋藤浩二、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、野田浩司、花畑義隆、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告44:ブレーザーMrk501の多波長観測2013 (2014)
  • Author(s): 野田浩司、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤浩二、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、花畑義隆、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告45: 遠方ブレーザーH 1722+119の観測 (2014)
  • Author(s): 齋藤浩二、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、野田浩司、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告46：ブレーザー3C279に対する2011年の多波長観測 (2014)
  • Author(s): 林田将明、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤浩二、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、野田浩司、花畑義隆、MAGIC Collaboration、the 3C279 multiwavelength team
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告47:新型アナログSum Triggerのインストールおよびコミッショニング (2014)
  • Author(s): 中嶋大輔、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤浩二、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、西嶋恭司、野田浩司、花畑義隆、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] MAGIC報告48：50GeV以下ガンマ線解析のためのイメージクリーニング法の開発 (2014)
  • Author(s): 齋藤隆之、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤浩二、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、野田浩司、花畑義隆、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県平塚市)
  • Year and Date: 2014-03-27 – 2014-03-30
• [Presentation] CTA大口径望遠鏡初号機に向けた読み出し回路の開発 (2014)
  • Author(s): 今野裕介、畑中謙一郎、土屋優悟、窪秀利、齋藤隆之、増田周、大岡秀行、中嶋大輔、手嶋政廣、折戸玲子、片桐秀明、株木重人、郡司修一、鈴木ちひろ、中森健之、田中真伸、山本常夏、池野正弘、内田智久、CTA-Japan Consortium
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学（東京都三鷹市）
  • Year and Date: 2014-03-19 – 2014-03-22
• [Presentation] CTA報告61：CTA大口径望遠鏡読み出し回路の開発 (2013)
  • Author(s): 土屋優悟、猪目祐介、大岡秀行、折戸玲子、岸本哲朗、窪秀利、郡司修一、今野裕介、鈴木ちひろ、手嶋政廣、中森健之、畑中謙一郎、増田周、山本常夏、池野正弘、内田智久、田中真伸、CTA-Japan Consortium
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 高知大学(高知県高知市）
  • Year and Date: 2013-09-20 – 2013-09-23
• [Presentation] MAGIC報告40：FSRQ天体PKS 1510-089の多波長観測 (2013)
  • Author(s): 齋藤浩二、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤隆之、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、野田浩司、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 高知大学(高知県高知市）
  • Year and Date: 2013-09-20 – 2013-09-23
• [Presentation] MAGIC報告41：CrabおよびGemingaの長時間観測で探るパルサーの高エネルギーγ線放射機構 (2013)
  • Author(s): 齋藤隆之、井上進、折戸玲子、櫛田淳子、窪秀利、小谷一仁、今野裕介、齋藤浩二、高見一、手嶋政廣、遠山健、中嶋大輔、西嶋恭司、野田浩司、林田将明、MAGIC Collaboration
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 高知大学(高知県高知市）
  • Year and Date: 2013-09-20 – 2013-09-23
• [Presentation] Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画：全体報告（5） (2013)
  • Author(s): 窪秀利、手嶋政廣、戸谷友則、林田将明、吉越貴紀、井岡邦仁、田島宏康、山本常夏、吉田龍生、CTA Consortium
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 東北大学(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2013-09-10 – 2013-09-12
• [Presentation] Development of the Photomultiplier-Tube Readout System for the CTA Large Size Telescope (2013)
  • Author(s): H.Kubo, R.Paoletti, Y.Awane, S.Gunji, K.Hatanaka, M.Ikeno, H.Katagiri, Y.Konno, J.Kushida, S.Masuda, D.Nakajima, T.Nakamori, H.Ohoka, R.Orito, M.Tanaka, M.Teshima, Y.Tsuchiya, T.Uchida, T.Yamamoto, CTA Consortium
  • Organizer: The 33rd International Cosmic Ray Conference
  • Place of Presentation: Rio de Janeiro (Brazil)
  • Year and Date: 2013-07-02 – 2013-07-09
• [Remarks] CTA-Japanホームページ
  • URL: http://www.cta-observatory.jp/
• [Remarks] MAGIC-Japanホームページ
  • URL: http://magic.scphys.kyoto-u.ac.jp/