銀河の形成進化と超高エネルギー宇宙ニュートリノの起源

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本研究課題では、超高エネルギー宇宙ニュートリノの起源解明を目指し、特に銀河の形成進化モデルと高エネルギー放射のモデルを組み合わせることで、星形成由来のニュートリノの重要性を明らかにすることを目的とした研究を行った。前年度までに予定通りの計算を行い、「普通の星形成銀河では高エネルギーニュートリノの観測を説明できない」という結果を出し、学術誌に掲載した。2020 年度は、研究計画通り、銀河と高エネルギー宇宙物理学の関連をより幅広く探求した。主な成果として、銀河の電波放射に関する論文を出版した。銀河の電波光度はその星形成率に比例すると、従来は考えられてきた。ところが近年、星形成をしていないにも関わらず電波で明るい銀河が報告されており、その理由は謎であった。私は銀河の高エネルギー放射のモデルの構築で得られた知見を活用し、ミリ秒パルサーと呼ばれる天体の寄与を考えることで、この観測を説明できることを示した。本成果は銀河天文学と高エネルギー天文学を統合した独創性の高いものであり、本研究課題の目標としていたものである。高エネルギーガンマ線に関連する研究も展開した。ニュートリノ生成過程（hadronic）ではガンマ線も生じるので、ニュートリノ源はガンマ線も放っていると期待できる。しかし、ガンマ線にはニュートリノを生じない別の生成機構（leptonic）もある。従って、天体のガンマ線生成過程を決定することは、高エネルギーニュートリノの研究の鍵である。私は特に、銀河系内にある超高エネルギーガンマ線を放つ天体に着目。これらが leptonic 過程で生じたものと考えると自然にデータを説明できることを示した。これらのガンマ線源はニュートリノ源でないことを示唆しており、「高エネルギーニュートリノの観測は普通の星形成銀河では説明できない」という前年度までに出した結果を、間接的に支持するものといえる。