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Unveiling the mechanism of cosmic-ray supply and its timescale by supernova remnants with thermal X-ray and GeV gamma-ray observations

通过热X射线和GeV伽马射线观测揭示超新星遗迹的宇宙射线供应机制及其时间尺度

基本信息

批准号：
19J11069
负责人：
鈴木寛大
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

銀河宇宙線の起源は発見から100年以上経過した現在でも不明であり、宇宙物理学の最大の問題の１つである。近年、超新星残骸の衝撃波が加速源として最有力候補となっているが、加速された粒子が加速現場から解放されて宇宙線になれるか、という重要な問題が未解決のままだ。私は加速粒子の情報を観測データから抽出可能なほぼ全てである38個の超新星残骸に対し、加速された粒子自身（ガンマ線観測から）と加速環境（X線観測から）の情報とを初めて組み合わせ、宇宙線の加速から銀河系への供給までの描像を初めて明らかにした。最も特筆すべきは、加速された宇宙線粒子が1万年から10万年かけて徐々に宇宙空間に解放されていくことを明らかにし、さらに従来の想定を覆す描像、すなわち加速環境ごとに供給される宇宙線の最高エネルギーが3桁も異なることを示した。これらは銀河進化の理解にまで大きな変更を迫る成果である。この研究の過程では、距離やプラズマ体積の不定性のため現在まで不明であった超新星残骸の年齢推定の信頼性を初めて定量化することに成功した。私は信頼できる年齢推定が可能な系24個に着目し、うち年齢が2千年から40万年と広い範囲に分布する8個について、信頼できる年齢推定を初めて定量化した手法で行うことで、一般の系に用いられる年齢推定手法の較正を行った。結果、2種の年齢推定法とも、factor 4の範囲内で正しい年齢を示すことを明らかにした。この成果は超新星残骸や付随する中性子星のあらゆる研究に貢献する礎となると期待する。上記の観測的研究と並行して、将来の宇宙X線観測に向けたX線半導体センサの研究も実施した。空乏層が500 umと厚いCMOSセンサを用い、実験室測定とGeant4をベースにしたシミュレーションにより、センサのX線応答を模擬した天体観測シミュレータの開発に成功した。これは将来の衛星設計時に主幹をなすであろう。

The origin of the galactic cosmic rays has been unknown for more than 100 years and is now unknown. The biggest problem in cosmic physics is still unknown. In recent years, the shock waves of supernova remnants are the most powerful candidates for acceleration, and the accelerated particles are the most important unsolved problems in the field of cosmic rays. Information on accelerated particles is extracted from the 38 supernova remnants, accelerated particles themselves (X-ray measurements) and accelerated environments (X-ray measurements). Cosmic ray particles from 10,000 years to 100,000 years are released from outer space. This is a great achievement in understanding the evolution of the Milky Way. The process of this study was successful in quantifying the uncertainty of the size of the supernova remnant. 24 years old, 8 years old, 4 years old, 4 years old, 4 The results showed that there were two kinds of age estimation methods and four factors in the range of age estimation. The results are expected to contribute to the study of supernova remnants and follow-up neutrals. The research on X-ray semiconductor technology in the future will be carried out in parallel with the research on X-ray measurement mentioned above. The vacancy layer is 500 um thick, and the detection chamber is used to detect the vacancy layer. This is the backbone of future satellite design.

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of the detector simulation framework for the Wideband Hybrid X-ray Imager onboard FORCE

开发用于 FORCE 机载宽带混合 X 射线成像仪的探测器模拟框架

DOI：
10.1016/j.nima.2020.164433
发表时间：
2020
期刊：
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子：
0
作者：
Suzuki Hiromasa;Tamba Tsubasa;Odaka Hirokazu;Bamba Aya;Hagino Kouichi;Takeda Ayaki;Mori Koji;Hida Takahiro;Yukumoto Masataka;Nishioka Yusuke;Tsuru Takeshi G.
通讯作者：
Tsuru Takeshi G.

Center for Astrophysics(米国)

天体物理中心（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

An observational study on supply of cosmic rays by supernova remnants

超新星遗迹供给宇宙线的观测研究

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiromasa Suzuki;Aya Bamba;Ryo Yamazaki;Yutaka Ohira;Hiromasa Suzuki;Hiromasa Suzuki;Hiromasa Suzuki;Hiromasa Suzuki;Hiromasa Suzuki
通讯作者：
Hiromasa Suzuki

Origin of the in-orbit instrumental background of the Hard X-ray Imager onboard Hitomi

瞳号硬X射线成像仪在轨仪器背景的起源