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。

这项研究的目的是观察超新星残留物（SNR）中宇宙射线质子的加速度，这是银河系中宇宙射线加速的来源，并进一步阐明SNR的演变和宇宙射线加速度的形象。加速的宇宙射线质子通过与星际质子的相互作用发出伽马射线。因此，对星际质子和伽马射线分布的比较分析应用于几千年的多个年龄的SNR，其中检测到伽马射线。在2014年进行以下操作：（1）对12CO（j = 1-0,2-1）在SNR W28方向上的发射线观测数据（Nanten2望远镜）进行分析，以识别与冲击波相互作用的气体并澄清其分布。相互作用气体具有较大的速度范围和高亮度强度比。这可以理解是由于冲击波相互作用引起的湍流（前）和加热（后者）的流行。在上一年的分析中，在其他SNR（W44，IC443）中发现了具有相似特征的气体。还发现相互作用气体具有类似细丝的分布，对应于连续无线电波中看到的细丝结构。 （2）鉴定出与SNR W28方向上对应于伽马射线的气体成分。 H.E.S.S.在W28上发现了一个Tev Gamma Ray源。 Cherenkov望远镜和周围的三个Tev Gamma Ray来源。先前的研究表明，与每种相对应的气体成分存在，但是由于粗糙的分辨率和观察网格，不可能提取。通过使用Nanten2使用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与每个伽马射线源相对应的气体成分，并且发现每个伽玛射线源具有不同速度的气体成分。 （3）关于W28的γ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，这是支持W28处宇宙射线质子加速度的结果。加上上一年的W44和IC443的结果，这表明气震波相互作用与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

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.

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

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