高密度ASアレイを用いた銀河中心方向からの10TeV領域宇宙ガンマ線天体の研究

2024年度から南米ボリビア・チャカルタヤ山中腹（標高4,740m）にシンチレーションカウンター約400台からなる空気シャワー観測装置とバックグランドとなるハドロン空気シャワー除去のための地下ミューオン検出装置からなるALPACA観測が始まることになった。APLACA計画は天の川銀河中心を含めた主に100TeVから1,000TeVの領域のガンマ線点源探索を目的としている。そして本研究では、ALPACA観測を補完するためにその観測装置に埋め込むように高密度空気シャワー観測装置（ASアレイ）を建設して、低エネルギー側の10TeV領域ガンマ線の感度を広げ、天の川銀河面に沿って広視野ガンマ線探査を行う予定である。本研究により、10TeV領域の感度まで拡張でき、効率的に10TeVから1,000TeV領域のガンマ線スペクトルを測定できるように考えている。最近の観測では銀河中心方向からの10TeVを越えるガンマ線放射の兆候が報告されており、理論的研究からは銀河中心方向からの100TeV以上高エネルギーガンマ線放射の存在が示唆されている。本研究でも、天の川銀河中心付近に1,000TeVを越える宇宙線陽子を発生および加速する天体（PeVatron）の証拠を捉えることを目的としている。我々は、1989年から中国のチベット高原におけるチベット空気シャワー観測実験において、ミューオン観測装置と空気シャワー観測装置を用いて、バックグランドとなる宇宙線バックグランドを98%以上除去することを証明し、世界で初めて「かに星雲」からの100TeV 以上のガンマ線の観測、および銀河面からの100TeVを越える拡散ガンマ線の観測などに成功した。このことからも、南半球においても銀河中心方向の観測に本研究が十分な実績があると考えている。

2024年度から南米ボリビア・チャカルタヤ山中腹（標高4,740m）にシンチレーションカウンター約400台からなる空気シャワー観測装置とバックグランドとなるハドロン空気シャワー除去のための地下ミューオン検出装置からなるALPACA観測が始まることになった。APLACA計画は天の川銀河中心を含めた主に100TeVから1,000TeVの領域のガンマ線点源探索を目的としている。そして本研究では、ALPACA観測を補完するためにその観測装置に埋め込むように高密度空気シャワー観測装置（ASアレイ）を建設して、低エネルギー側の10TeV領域ガンマ線の感度を広げ、天の川銀河面に沿って広視野ガンマ線探査を行う予定である。本研究により、10TeV領域の感度まで拡張でき、効率的に10TeVから1,000TeV領域のガンマ線スペクトルを測定できるように考えている。最近の観測では銀河中心方向からの10TeVを越えるガンマ線放射の兆候が報告されており、理論的研究からは銀河中心方向からの100TeV以上高エネルギーガンマ線放射の存在が示唆されている。本研究でも、天の川銀河中心付近に1,000TeVを越える宇宙線陽子を発生および加速する天体（PeVatron）の証拠を捉えることを目的としている。我々は、1989年から中国のチベット高原におけるチベット空気シャワー観測実験において、ミューオン観測装置と空気シャワー観測装置を用いて、バックグランドとなる宇宙線バックグランドを98%以上除去することを証明し、世界で初めて「かに星雲」からの100TeV 以上のガンマ線の観測、および銀河面からの100TeVを越える拡散ガンマ線の観測などに成功した。このことからも、南半球においても銀河中心方向の観測に本研究が十分な実績があると考えている。