Elucidation of the origin of galactic diffuse gamma ray emission by observation with a wide-field and low-noise MeV gamma-ray telescope

本研究の目的の一つは銀河中心領域からの系内拡散ガンマ線の観測と起源の解明であった。放射起源の候補として例えばPBH（原始ブラックホール）からのホーキング輻射がある。この輻射のスペクトルは完全なプランク分布であり、高エネルギー側で指数関数的に減衰する特徴的なスペクトルを持っている。系内拡散ガンマ線のように空間的にもエネルギー的にも広がった対象では、そのスペクトル形状が高エネルギー側に落ち込みをもっているかを判別するのはコンプトンカメラ特有の困難さがあることがわかったどのようなタイプのガンマ線検出器であっても、コンプトン散乱により部分的にエネルギーを落とす事象が存在するため、ガンマ線検出器のエネルギー応答には低エネルギー側に大きな非対角項がある。またコンプトンカメラにおいては、その様な事象は到来方向も誤って再構成され角度分解能を悪化させる。応答の非対角項によりプランク分布様のスペクトルの判別には大きな不定性が残る。したがって、エネルギー応答の単色性向上が必要である。空間とエネルギーのどちらかが正しく再構成されていればもう片方も正しく再構成されるため、空間的・エネルギー的に局在した放射源（点源や輝線）ではエネルギー応答の単色性は改善されるが、系内拡散ガンマ線ではこの効果の恩恵は受けられない。この問題に注目し、私はガンマ線検出器の応答の単色性向上に取り組んだ。具体的な方策として、電子飛跡情報を使った運動学テストがある。運動学テストの精度向上のために、電子飛跡解析用機械学習モデルの作成や、Deep Ensemblesを用いたイベント選別を行った。 これにより、より正確な単色性の向上をすることができた。今後は定量的比較を行い論文にまとめ博士論文として執筆する予定である。

本研究の目的の一つは銀河中心領域からの系内拡散ガンマ線の観測と起源の解明であった。放射起源の候補として例えばPBH（原始ブラックホール）からのホーキング輻射がある。この輻射のスペクトルは完全なプランク分布であり、高エネルギー側で指数関数的に減衰する特徴的なスペクトルを持っている。系内拡散ガンマ線のように空間的にもエネルギー的にも広がった対象では、そのスペクトル形状が高エネルギー側に落ち込みをもっているかを判別するのはコンプトンカメラ特有の困難さがあることがわかったどのようなタイプのガンマ線検出器であっても、コンプトン散乱により部分的にエネルギーを落とす事象が存在するため、ガンマ線検出器のエネルギー応答には低エネルギー側に大きな非対角項がある。またコンプトンカメラにおいては、その様な事象は到来方向も誤って再構成され角度分解能を悪化させる。応答の非対角項によりプランク分布様のスペクトルの判別には大きな不定性が残る。したがって、エネルギー応答の単色性向上が必要である。空間とエネルギーのどちらかが正しく再構成されていればもう片方も正しく再構成されるため、空間的・エネルギー的に局在した放射源（点源や輝線）ではエネルギー応答の単色性は改善されるが、系内拡散ガンマ線ではこの効果の恩恵は受けられない。この問題に注目し、私はガンマ線検出器の応答の単色性向上に取り組んだ。具体的な方策として、電子飛跡情報を使った運動学テストがある。運動学テストの精度向上のために、電子飛跡解析用機械学習モデルの作成や、Deep Ensemblesを用いたイベント選別を行った。 これにより、より正確な単色性の向上をすることができた。今後は定量的比較を行い論文にまとめ博士論文として執筆する予定である。