究極感度大気チェレンコフ望遠鏡による暗黒物質対消滅ガンマ線探索

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本研究の課題は、1. 次世代ガンマ線天文台Cherenkov Telescope Array (CTA)において低エネルギー帯(20 GeV - 2 TeV)の観測を担う23 m大口径望遠鏡(LST)の焦点面カメラ構築、さらにLST建設に取り組み、2. 建設されたLSTにより銀河中心領域を観測し、暗黒物質対消滅ガンマ線を探索することである。しかし、LSTの建設スケジュールの遅れを鑑み、当初の計画から研究内容を修正した。現在稼働中のMAGIC望遠鏡で銀河系内の超新星残骸γ Cygniを観測し、その超高エネルギーガンマ線の放射起源について研究した。本年度はこの内容に専念した。超新星残骸γ Cygniは電波で明るいシェルを持ち、断熱膨張期、7-8,000歳と推定されている。他のこの年代の超新星残骸で過去に陽子起源、すなわち衝撃波面で加速された陽子が周囲の物質に衝突して生じた中性パイオン崩壊によるガンマ線の兆候が観測されている。またこの天体はCygnus領域と呼ばれるターゲットとなる星間物質の豊富な領域に位置しており、陽子起源ガンマ線の検出が期待できる。この天体をMAGIC望遠鏡で観測した。2015年のデータに加えさらに昨年追加観測を行い、計116時間観測し>10σで検出した。既にVERITAS望遠鏡で検出されていた北西のホットスポットに加えて、新たに西側リムの外側に拡がった放射を検出した。西リムの放射は電波シェルから有意に外側で検出された。このガンマ線放射はシェルから脱出した加速陽子と、外側の物質(H原子ガス)との衝突で生成した中性パイオンの崩壊によるものと解釈できる。年齢、距離の推定値から拡散係数を求めると銀河系内の平均値よりも数百倍低いことがわかった。これは宇宙線自身による磁場の擾乱により説明出来る。現在、ガンマ線データの解析がほぼ終わり論文投稿に向けて解釈の議論中である。