次世代ガンマ線望遠鏡CTAを用いた系内宇宙線加速起源の解明

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本研究において、天の川銀河系内の超新星残骸が1ペタ電子ボルトまでの宇宙線の生成源であるかを高エネルギーガンマ線観測から探索するため、現行のMAGICガンマ線望遠鏡を用いた天体観測、および、次世代TeVガンマ線天文台CTAの開発を進めた。当該年度は、超新星残骸の最大加速エネルギーの時間発展という点についてより理解を深めるべく、昨年度までに開発し個別天体への適応に成功した粒子スペクトルモデルを、他天体への適応することを試みた。新たに適応した2天体（超新星残骸G106.3+2.7、および、G335.2+0.1）において、そのモデルが適応可能であることを新たに発見し、それらの天体の周辺の高密ガス領域におけるガンマ線放射の起源が、過去に超新星残骸で加速され逃走した宇宙線陽子によるものだと結論づけた。さらに、このモデリング結果は、調査した3つの超新星残骸全てで過去に1ペタ電子ボルトまで宇宙線を加速していたことを示しており、その生成量は地球での当エネルギー帯域の宇宙線測定量と一致することも発見した。これらは、PeVまでの宇宙線起源は超新星残骸であるというパラダイムを強く裏付ける結果となっており、発見から100年間以上たった今なお未解明であった宇宙線起源の解明に重要な進展を与えるものになった。上記の研究と並行して開発を進めた次世代ガンマ線望遠鏡CTAの観測により、さらにそのモデルパラメータに対する強い制限を得られるという示唆も得ている。上記の結果は博士論文として、またその一部はすでに学術論文としてまとめ、公開している。