Elucidation of the origin of galactic diffuse gamma ray emission by observation with a wide-field and low-noise MeV gamma-ray telescope

通过宽视场低噪声 MeV 伽马射线望远镜观测阐明银河系漫射伽马射线发射的起源

基本信息

批准号：
20J21448
负责人：
阿部光
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21448/
关键词：
ガンマ線天文学ガス検出器銀河中心領域放射

项目摘要

本研究の目的の一つは銀河中心領域からの系内拡散ガンマ線の観測と起源の解明であった。放射起源の候補として例えばPBH（原始ブラックホール）からのホーキング輻射がある。この輻射のスペクトルは完全なプランク分布であり、高エネルギー側で指数関数的に減衰する特徴的なスペクトルを持っている。系内拡散ガンマ線のように空間的にもエネルギー的にも広がった対象では、そのスペクトル形状が高エネルギー側に落ち込みをもっているかを判別するのはコンプトンカメラ特有の困難さがあることがわかったどのようなタイプのガンマ線検出器であっても、コンプトン散乱により部分的にエネルギーを落とす事象が存在するため、ガンマ線検出器のエネルギー応答には低エネルギー側に大きな非対角項がある。またコンプトンカメラにおいては、その様な事象は到来方向も誤って再構成され角度分解能を悪化させる。応答の非対角項によりプランク分布様のスペクトルの判別には大きな不定性が残る。したがって、エネルギー応答の単色性向上が必要である。空間とエネルギーのどちらかが正しく再構成されていればもう片方も正しく再構成されるため、空間的・エネルギー的に局在した放射源（点源や輝線）ではエネルギー応答の単色性は改善されるが、系内拡散ガンマ線ではこの効果の恩恵は受けられない。この問題に注目し、私はガンマ線検出器の応答の単色性向上に取り組んだ。具体的な方策として、電子飛跡情報を使った運動学テストがある。運動学テストの精度向上のために、電子飛跡解析用機械学習モデルの作成や、Deep Ensemblesを用いたイベント選別を行った。これにより、より正確な単色性の向上をすることができた。今後は定量的比較を行い論文にまとめ博士論文として執筆する予定である。

这项研究的目标之一是观察并阐明从银河系中心区域扩散到系统内的伽马射线的起源。候选辐射源的一个例子是来自 PBH（原初黑洞）的霍金辐射。该辐射的光谱是完美的普朗克分布，并且具有在高能量侧呈指数衰减的特征光谱。对于空间和能量上都扩散的物体，例如在系统内扩散的伽马射线，人们发现很难确定光谱形状是否在高能量侧有倾斜，这是康普顿相机所独有的。对于某种类型的伽马射线探测器，存在由于康普顿散射而导致能量部分下降的事件，因此伽马射线探测器的能量响应在低能量侧具有较大的非对角项。此外，在康普顿相机中，此类事件会导致错误地重建到达方向，从而降低角分辨率。由于响应的非对角项，类普朗克分布光谱的辨别仍然存在很大的不确定性。因此，有必要提高能量响应的单色性。如果空间或能量中的一个被正确重建，另一个也将被正确重建，因此空间和能量局部辐射源（点源和发射线）的能量响应的单色性得到改善。但是，在系统内扩散的伽马射线无法受益。从这个效果来看。针对这个问题，我致力于提高伽马射线探测器响应的单色性。具体措施是利用电子轨迹信息进行运动学测试。为了提高运动学测试的准确性，我们创建了用于电子轨迹分析的机器学习模型，并使用深度集成来选择事件。这使得可以更准确地提高单色性。以后打算做一个定量的比较，整理成论文，写成博士论文。