Exploration of sources of ultra high-energy cosmic rays with GeV-TeV gamma-ray observations

利用GeV-TeV伽马射线观测探索超高能宇宙射线源

• 批准号: 22740117
• 负责人: ASANO Katsuaki
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22740117/
• 关键词: 理論天文学; ガンマ線バースト; 最高エネルギー宇宙線; ガンマ線; ニュートリノ; 活動銀河核; パルサー星雲

The sources of ultra high-energy cosmic rays (UHECRs) are unknown. In acceleration sites, high-energy protons can interact with ambient matters/photons, and emit characteristic GeV-TeV gamma-rays. Recently Fermi satellite or Air Cherenkov Telescopes have discovered new gamma-ray sources. I developed a code to simulate cascade processes in the acceleration sites, and succeeded in improving this to one that can follow temporal evolution in this research period. By comparing our results with observations, we have studied gamma-ray sources as possible acceleration sites. Especially, GeV gamma-rays from gamma-ray bursts (GRBs) are promising candidates of hadronic emissions. I have greatly contributed to exploration of the emission mechanism of GRBs as a member of the Fermi team. Unfortunately, the present available data of gamma-rays are not statistically enough to reveal the sources of UHECRs. But, from our results based on the code we have developed, we found characteristic spectral evolutions in hadronic emissions. This is an important result that can be verified with future observations such as CTA, which will determine the sources of UHECRs.

超高能宇宙射线(UHECR)的来源尚不清楚。在加速地点，高能质子可以与周围的物质/光子相互作用，并发出特有的GeV-TeV伽马射线。最近，费米卫星或空气切伦科夫望远镜发现了新的伽马射线源。我开发了一个代码来模拟加速点的级联过程，并成功地将其改进为能够在本研究期间跟踪时间演变的代码。通过将我们的结果与观测结果相比较，我们研究了伽马射线源作为可能的加速地点。尤其是来自伽马射线暴(GRBs)的GeV伽马射线是很有前途的强子发射候选者。作为费米团队的一员，我为探索伽玛暴的发射机制做出了巨大贡献。不幸的是，目前可获得的伽马射线数据不足以从统计上揭示超高强度电离辐射的来源。但是，从基于我们开发的代码的结果中，我们发现了强子发射的特征光谱演化。这是一个重要的结果，可以用未来的观测来验证，如CTA，这将确定UHECRs的来源。

项目成果

GeV-TeV Gamma-rays and Neutrinos from GRBs

来自 GRB 的 GeV-TeV 伽马射线和中微子

• 发表时间: 2012
• 作者: 福江彗;池田優二;近藤荘平;中西賢之;川西崇史;新崎貴之;小林尚人;三戸洋之;安井千香子;左近樹;Sugizaki Mutsumi 他19名;Katsuaki Asano
• 通讯作者: Katsuaki Asano

ハドロン起源放射の光度曲線

强子辐射的光曲线

• 发表时间: 2012
• 作者: M. Oguri;T. Schrabback;E. Jullo;N. Ota;C. S. Kochanek;X. Dai;E. O. Ofek;G. T. Richards;R. D. Blandford;E. E. Falco;& J. Fohlmeister;左近樹;浅野勝晃
• 通讯作者: 浅野勝晃

ガンマ線バーストスペクトルの時間発展

伽马射线爆发谱的时间演化

• 发表时间: 2011
• 作者: 浅野勝晃;Peter Meszaros
• 通讯作者: Peter Meszaros

乱流加速によるGRBスペクトルの再現

通过湍流加速再现伽玛暴光谱

• 发表时间: 2011
• 作者: 吉田浩子;太田直美;浅野勝晃
• 通讯作者: 浅野勝晃

電波シンチレーション

射电闪烁

• 发表时间: 2013
• 作者: Ryu Makiya,Tomonori Totani;Tsutomu T. Takeuchi;Masahiro Nagashima;& Masakazu A.R. Kobayashi;浅野勝晃
• 通讯作者: 浅野勝晃