大気チェレンコフ望遠鏡を用いたガンマ線観測による高エネルギー宇宙線の起源の研究

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10の18乗電子ボルト以上のエネルギーを持つ超高エネルギー宇宙線の生成には、活動銀河核やガンマ線バースト等の爆発的な天体現象が関連していると考えられているが、その起源は明らかになっていない。超高エネルギー宇宙線の到来方向が集中する領域が、スターバースト銀河M82の近傍に観測されており、M82は超高エネルギー宇宙線の起源の候補として注目を集めている。本研究では、スペイン・ラパルマで稼働中の解像型大気チェレンコフ望遠鏡(IACT)であるCherenkov Telescope Array (CTA)大口径望遠鏡(LST)およびMajor Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC)望遠鏡を用いて、スターバースト銀河M82からのガンマ線を観測し、M82のホットスポットへの寄与を決定する。2022年度では、まず初めにLST初号機(LST-1)の銀河系外観測における性能を実証するため、既知の活動銀河核であるMrk421の観測とデータ解析を行なった。ガンマ線事象の再構成の際に、天体の方向をあらかじめ仮定した解析手法を導入し、ガンマ線と宇宙線バックグラウンド事象の識別能力を向上させる工夫を行った。それにより、IACTとしては最小の、50GeV以下のエネルギー領域を含むガンマ線エネルギースペクトルを測定した。これはLST-1の銀河系外観測における初期成果であり、今後のスターバースト銀河の観測へ向けた試金石となった。得られた解析結果は2023年の日本物理学会で報告しており、宇宙線国際会議において成果を発表する予定である。MAGIC望遠鏡では、数名の共同研究者と協力して観測計画をグループ内で提案し、数十時間分の観測データを取得した。今後も観測を継続し、データ解析を進めていく。