元素合成起源の解明に向けた核ガンマ線イメージング分光法の気球観測による実証

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数百から数十MeVまでのMeVガンマ線帯域は、原子核の脱励起や崩壊によって生じる核ガンマ線が観測できる唯一のエネルギー帯域である。元素合成の現場からの核ガンマ線を直接観測し、一度に合成される量と頻度を決定することで、元素合成の起源に迫ることができると考えられている。しかし、MeVガンマ線は観測が難しく、核ガンマ線を分光でき、方向を特定できる観測手法の確立から進める必要がある。そのような観測手法の候補として、電子飛跡検出型コンプトンカメラがある。電子飛跡検出型コンプトンカメラはガンマ線の到来方向を一光子ごとに一意に決定でき、冗長な雑音除去能力を持っている。この電子飛跡検出型コンプトンカメラの天体観測能力の実証するために、気球実験SMILE-2+を2018年4月に行い、銀河中心領域を観測した。令和2年度は、観測データの解析を行い、銀河中心領域からの放射の詳細な解析を行った。これまでの解析では、空間分布を考慮せずに、検出器の視野に入ってくる領域での、平均的な強度を求めていた。今回、エネルギー分布とともに、空間分布も未知数にして、観測を説明する強度を求めた。このエネルギー帯域では、SPIやCOMPTELといった衛星搭載望遠鏡の数年の観測での分布しかなかったが、一日の気球観測で、求めることができた。このことから、電子飛跡検出型コンプトンカメラという観測手法が、ガンマ線観測に適していることを実証している。現在、空間分布・エネルギー分布の最終的な値のフィックスを行っている最中であり、論文化を進めている。