宇宙空間中の宇宙線伝播シミュレーションを用いた超高エネルギー宇宙線の起源の探究

利用外太空宇宙线传播模拟探索超高能宇宙线的起源

• 批准号: 06J11386
• 负责人: 高見 一
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11386/
• 关键词: 最高エネルギー宇宙線; 宇宙線; ニュートリノ; シミュレーション; 大規模構造; 超高エネルギー宇宙線; 宇宙線伝搬

本研究は超高エネルギー宇宙線の起源を探ることが目的である。超高エネルギー宇宙線は銀河系外起源だと考えられており、その宇宙線源から地球に飛来してくる。銀河系外空間・銀河内空間にはそれぞれ特徴的な構造をもった磁場が存在することが分かっている。宇宙線は荷電粒子であるため、これらの磁場でその軌跡を曲げられる。このため、宇宙線到来方向が宇宙線源の情報を失ってしまう可能性がある。そこで、私は銀河間・銀河内空間中の構造を持った磁場のモデルを用い、超高エネルギー宇宙線の到来方向と宇宙線源の位置のずれをシミュレーションを用いて調査した。この結果、6×10^<19>eV以上の宇宙線陽子は銀河間磁場の影響を受けても数度の角度スケールで宇宙線源と相関が見えるということ、銀河内磁場による曲がりは磁場の反転の有無により大きく異なり、曲がりの小さいモデルであれば数度スケールでの相関を失わないということが分かった。前者の結果はAuger観測所の結果報告より早く投稿されており、ソースらしき天体との数度スケールでの相関が見えたという結果を予言する形となった。次にAuger観測所の発表データを解析することで、6×10^<19>eV以上の宇宙線源の数密度が10^<-4>Mpc^<-3>程度であることを見積もり、これがより低エネルギーの(10^<19>eV以上)宇宙線の到来方向分布の等方性を説明できないことから、最高エネルギーに到達しない宇宙線を放射する別の宇宙線源がもう一桁多く存在する可能性を提示した。別の可能性として宇宙線生成が突発的である可能性があるが、この可能性の下に宇宙線伝搬を考えることで宇宙線生成レートに世界で初めて上限と下限を付けた。また、二次粒子であるニュートリノのフラックスを見積もり、それが宇宙線生成の歴史の情報を持っていることを示した。

The purpose of this study is to explore the origin of cosmic rays. Super-high cosmic rays are extragalactic in origin, and cosmic rays are extragalactic in origin. Extragalactic space and intragalactic space are characterized by structures and magnetic fields. Cosmic rays are charged particles, magnetic fields, and trajectories. The direction of cosmic ray arrival and the information of cosmic ray source are lost. The structure of intergalactic and intragalactic space is investigated by the use of magnetic field, ultra-high-altitude cosmic ray arrival direction and cosmic ray source position. As a result, cosmic ray sun particles above 6×10^<19>eV are affected by the intergalactic magnetic field by several degrees of angle, cosmic ray source and correlation, and the intragalactic magnetic field is curved. The results of the former are reported in the Auger Survey. The <19>number density of cosmic ray sources above 6×10^ eV is about 10^<-4>Mpc^<-3>, and the isotropy of <19>cosmic ray arrival direction distribution above 10^ eV is explained. The possibility of cosmic ray generation is unexpected. The possibility of cosmic ray generation is unexpected. The possibility of cosmic ray generation is unexpected. The upper limit of cosmic ray generation is unexpected. The information on the history of cosmic ray generation is shown in the table below.

项目成果

Toward Unraveling the Structural Distribution of Ultra-high-energy Cosmic Ray Sources

揭示超高能宇宙射线源的结构分布

• 发表时间: 2008
• 期刊: Astrophysical Journal 678
• 作者: 高見一;佐藤勝彦
• 通讯作者: 佐藤勝彦

Distortion of Ultra-high-energy sky by Galactic Magnetic Field

银河磁场扭曲超高能天空

• 发表时间: 2008
• 期刊: Astrophysical Journal 681
• 作者: 高見一;佐藤勝彦
• 通讯作者: 佐藤勝彦

Implications to Sources of Ultra-high-energy Cosmic Rays from their Arrival Distribution

超高能宇宙射线到达分布对其来源的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Astroparticle Physics 40
• 作者: 高見一;佐藤勝彦
• 通讯作者: 佐藤勝彦

Implications to the Sources of Ultra-high-energy Cosmic Rays

对超高能宇宙射线源的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 高見一;佐藤勝彦;高見 一;高見一
• 通讯作者: 高見一

Propagation of Ultra-high-energy Cosmic Rays in Cosmic Magnetic Fields

超高能宇宙线在宇宙磁场中的传播

• 发表时间: 2007
• 作者: 高見一;佐藤勝彦;高見 一;高見一;高見一;高見一;高見一;高見一;高見一;高見一;高見 一;高見 一;高見 一;高見 一;高見 一
• 通讯作者: 高見 一