次世代ガンマ線望遠鏡を用いた超新星残骸観測による宇宙線起源の解明

本研究の目的は、宇宙線起源の候補天体である超新星残骸を観測し、宇宙線の加速機構や拡散過程を調べることである。観測には次世代型ガンマ線望遠鏡群CTA（Cherenkov Telescope Array）の大口径望遠鏡（LST）を用いる。このため、まず既知の天体の観測データ解析からLSTの性能検証を行い、次に超新星残骸の観測データ解析を行う計画であった。しかしながら望遠鏡の建設および較正の遅れにより、本年度までには超新星残骸の観測を実施できる状況には至らなかった。そこで本年度は昨年度に引き続き、既知天体とくにカニパルサーの観測データ解析によるLSTの性能検証に専念した。パルサーは周期的なパルス信号として観測される天体である。そのためデータ解析においてはパルスの無い位相の範囲からバックグラウンドを精度よく見積もることができ、系統誤差を抑えられる。そこで、数十GeV以上で最も明るいパルサーであるカニパルサーについて、LSTおよびMAGIC望遠鏡、Fermi-LATの観測データを解析し比較することでLSTの性能検証を行った。LSTでは13時間分の観測データから5.2σの有意度でパルス信号を検出できたが、エネルギースペクトルを描くにはまだ統計量が不十分であった。MAGIC望遠鏡では120時間分の観測データ、Fermi-LATでは打ち上げ以降の12年間に取得されたデータを解析し、2つのパルスピークP1とP2それぞれのエネルギースペクトルを得た。さらにP1とP2のフラックス比も計算した。この比の値は数十GeV以上で単調増加している。これを利用し、LSTの解析からも比を算出してMAGIC望遠鏡およびFermi-LATの結果と比較することで、対応するLSTの解析的エネルギー閾値を見積もった。結果、現状のエネルギー閾値は20-100GeVと求まり、期待される値と矛盾しないことを示した。

本研究の目的は、宇宙線起源の候補天体である超新星残骸を観測し、宇宙線の加速機構や拡散過程を調べることである。観測には次世代型ガンマ線望遠鏡群CTA（Cherenkov Telescope Array）の大口径望遠鏡（LST）を用いる。このため、まず既知の天体の観測データ解析からLSTの性能検証を行い、次に超新星残骸の観測データ解析を行う計画であった。しかしながら望遠鏡の建設および較正の遅れにより、本年度までには超新星残骸の観測を実施できる状況には至らなかった。そこで本年度は昨年度に引き続き、既知天体とくにカニパルサーの観測データ解析によるLSTの性能検証に専念した。パルサーは周期的なパルス信号として観測される天体である。そのためデータ解析においてはパルスの無い位相の範囲からバックグラウンドを精度よく見積もることができ、系統誤差を抑えられる。そこで、数十GeV以上で最も明るいパルサーであるカニパルサーについて、LSTおよびMAGIC望遠鏡、Fermi-LATの観測データを解析し比較することでLSTの性能検証を行った。LSTでは13時間分の観測データから5.2σの有意度でパルス信号を検出できたが、エネルギースペクトルを描くにはまだ統計量が不十分であった。MAGIC望遠鏡では120時間分の観測データ、Fermi-LATでは打ち上げ以降の12年間に取得されたデータを解析し、2つのパルスピークP1とP2それぞれのエネルギースペクトルを得た。さらにP1とP2のフラックス比も計算した。この比の値は数十GeV以上で単調増加している。これを利用し、LSTの解析からも比を算出してMAGIC望遠鏡およびFermi-LATの結果と比較することで、対応するLSTの解析的エネルギー閾値を見積もった。結果、現状のエネルギー閾値は20-100GeVと求まり、期待される値と矛盾しないことを示した。