ガンマ線バーストを用いた宇宙初期の星生成と高エネルギー宇宙線の起源の探査

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本研究の目的は、ガンマ線バーの初期放射をX線ガンマ線帯域で観測し、ガンマ線バーズドの放射機構および宇宙の大質量星の生成の歴史を明らかにする事である。我々はHETE衛星で捉えられたガンマ線バーストを解析し、従来知られていたスペクトラルラグ(低エネルギーの放射が高エネルギーの放射に遅れる現象)と光度の間の相関関係が更に低エネルギー(6-25 keV)まで拡張でき、ラグ-光度関係がX線帯域で普遍的な関係であることがわかった。ここで星生成の歴史を明らかにするためには宇宙年齢に応じたガンマバーストの距離を知る事が重要であり、本研から々はラグ-光度関係がこの距離標として応用可能であることを示した。加えてバースト々の詳細なスペクトラルラグのエネルギー依存性を調べたところ、その依存性を説明するためにはガンマ線バーストの相対論的なシェルの幾何学構造に起因する効果に加え、衝撃波の発展の効果が重要であることがわかった。このように観測からスペクトラルラグの物理に強く制限を加える事ができたのは本研究が初である。更にガンマ線天文衛星Fermi衛星が捉えだガンマ線バーストGRB080916CをFermiチームの一員として詳細に解析し、100MeV上の高エネルーガンマ放射が、従来の古典的なX線帯域(数10-数100keV)の放射に比べて遅れていることを発見した。これはガンマ線とX線の放射機構が異なることを示唆しており、ガンマ線バーストの放射機構を明らかにする上で貴重な知見を得た。そしてこれらの結果を国内および国際学会、博士論文、Scienceの学術雑誌で発表した。