超新星残骸におけるガンマ線と原子雲・分子雲観測による宇宙線加速起原の検証

通过观测超新星遗迹中的伽马射线和原子分子云来验证宇宙射线加速的起源

• 批准号: 13J08861
• 负责人: 吉池 智史
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J08861/
• 关键词: 分子雲; ガンマ線; サブミリ波; 宇宙線加速; 超新星残骸; 水素原子

本研究の目的は、銀河系内の宇宙線の加速起原として有力である超新星残骸(SNR)での宇宙線陽子加速を観測的に検証・特定し、さらにSNRの進化と宇宙線陽子加速の描像を解明することである。加速宇宙線陽子は、星間陽子との相互作用によりガンマ線を放射する。そのため、ガンマ線が検出されている複数の年齢数万年のSNRに対し、星間陽子とガンマ線分布の比較解析を適用する。平成26年度では下記のことを遂行した。(1) SNR W28方向の12CO(J=1-0,2-1)輝線観測データ(NANTEN2望遠鏡)の解析を行い、衝撃波相互作用したガスを特定、その分布を明らかにした。相互作用ガスは、広い速度幅と高い輝線強度比を持つ。これは衝撃波相互作用による乱流の卓越（前者）と加熱（後者）の結果と理解できる。同様の特徴を持つガスは、前年度の解析で他のSNR(W44、IC443)でも見つかっている。また、この相互作用ガスは、フィラメント状の分布をしており、電波連続で見られるフィラメント構造と対応することも分かった。(2) SNR W28方向のガンマ線に対応するガス成分の特定を行った。H.E.S.S.チェレンコフ望遠鏡によってW28上に一つ、その周辺で3つのTeVガンマ線ソースが見つかっている。過去の研究で、それぞれに対応するガス成分の存在は示されていたが、分解能・観測グリッドが粗いために正確に抽出出来ていなかった。NANTEN2による12CO輝線データを用いることで、各ガンマ線ソースに対応するガス成分を速度(V)+空間(X,Y)の3次元(X,Y,V)空間でより正確に抽出することができ、それぞれのガンマ線ソースに速度の異なるガス成分があることが分かった。(3) W28のガンマ線起源について、W28上のガンマ線ソースは、(1)で述べた相互作用ガスと良く対応し、このことは、W28での宇宙線陽子加速を支持する結果である。前年度のW44やIC443の結果と合わせ、ガスと衝撃波の相互作用がSNRでの宇宙線陽子の加速と結びついていることを示唆する。

这项研究的目的是通过观测验证和识别超新星遗迹（SNR）中的宇宙线质子加速，这可能是银河系中宇宙线加速的来源，并进一步绘制SNR和宇宙线演化的图景。目的是阐明质子加速。加速的宇宙射线质子通过与星际质子的相互作用发射伽马射线。因此，我们将把星际质子和伽马射线分布的比较分析应用于已探测到伽马射线的数万年多个年龄的信噪比。 2014财年，我们完成了以下工作： (1) 对SNR W28方向的12CO(J=1-0,2-1)发射线观测数据(NANTEN2望远镜)进行分析，识别出与冲击波相互作用的气体，并明确其分布。相互作用的气体具有宽的速度范围和高的发射线强度比。这可以理解为由于冲击波相互作用而导致湍流（前者）和加热（后者）占主导地位的结果。在上一年的分析中，其他 SNR（W44、IC443）中也发现了具有类似特征的气体。研究还发现，这种相互作用的气体具有丝状分布，与连续无线电波中看到的丝状结构相对应。 (2)信噪比我们识别出了W28方向上伽马射线对应的气体成分。 H.E.S.S.切伦科夫望远镜在 W28 上发现了一个 TeV 伽马射线源，并在其周围发现了三个。过去的研究已经表明存在每种对应的气体成分，但由于分辨率和观测网格的粗糙，还无法准确提取它们。利用NANTEN2的12CO发射线数据，可以在速度（V）+空间（X，Y）的三维（X，Y，V）空间中更准确地提取每个伽马射线源对应的气体成分。发现每个伽马射线源都具有不同速度的气体成分。 (3) 关于W28的伽马射线起源，W28上的伽马射线源与(1)中提到的相互作用气体很好地对应，该结果支持了W28中的宇宙射线质子加速。与前一年 W44 和 IC443 的结果一起，这表明气体和冲击波之间的相互作用与 SNR 中宇宙射线质子的加速有关。

项目成果

超新星残骸 IC443 の 12,13CO(J =1-0, 2-1) 輝線観測

超新星遗迹IC443 12,13CO(J =1-0, 2-1)发射线观测

• 发表时间: 2014
• 作者: 吉池智史;福田達哉;佐野栄俊;鳥居和史;早川貴敬;山本宏昭;立原研悟;福井康雄;NANTEN2チーム
• 通讯作者: NANTEN2チーム

Middle-aged SNR における星間ガスと加速宇宙線エネルギー

中年信噪比中的星际气体和加速宇宙射线能量

• 发表时间: 2013
• 作者: 吉池智史;福田達哉;佐野栄俊;早川貴敬;山本宏昭;立原研悟;福井康雄;鳥居和史;田島 宏康;Bon Chul Koo
• 通讯作者: Bon Chul Koo

The Neutral Interstellar Gas toward SNR W44 : Candidates for Target Protons in Hadronic γ-Ray Production in a Middle-aged Supernova Remnant

朝向 SNR W44 的中性星际气体：中年超新星遗迹中强子 γ 射线产生的目标质子的候选者

• DOI: 10.1088/0004-637x/768/2/179
• 发表时间: 2013
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Fukui;Y.;et al.;川嶋 嶺;吉池智史
• 通讯作者: 吉池智史

Non-thermal X-rays and interstellar gas toward the y-ray supernova remnant RX J1713.7-3946 : Evidence for X-ray enhancement around CO and HI clumps The Astrophysical Journal'

非热 X 射线和星际气体朝向 y 射线超新星遗迹 RX J1713.7-3946：CO 和 HI 团块周围 X 射线增强的证据《天体物理学杂志》

• DOI: 10.1088/0004-637x/778/1/59
• 发表时间: 2013
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Sano;H.;et al.
• 通讯作者: et al.

Interstellar gas towards CTB 37A and the TeV gamma-ray source HESS J1714-385

• DOI: 10.1093/mnras/stt1159
• 发表时间: 2013-07
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: N. Maxted;G. Rowell;B. Dawson;M. Burton;Y. Fukui;A. Walsh;A. Kawamura;H. Horachi;H. Sano;S. Yoshiike;T. Fukuda