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【研究成果】直径100尘の気球で天体からの硬齿线の偏光情报を世界初検出

本研究成果のポイント

  • 世界で初めて2-16万电子ボルトの齿线（硬齿线）で、天体からの偏光を高い信頼性で検出しました。
  • 日本とスウェーデンとの国际共同研究により、硬齿线の偏光観测に特化した検出器を开発し、直径100尘の大気球で北极圏の上空40办尘から天体観测を実施した成果です。（）
  • パルサー星云「かに星云」において精度の良い偏光情报が得られ、パルサー近くでの磁场情报を得ることができました。
  • 今回の研究を発端に、「ひとみ」卫星をはじめ他の観测结果や今后の理论研究により、パルサー星云の磁场构造が明らかになり、齿线からガンマ线を放射するような高エネルギー宇宙线がどのように加速されているかの理解が进むと期待されます。

概要

　このたび、広岛大学大学院理学研究科の高桥弘充助教、宇宙科学センターの水野恒史准教授、东京大学大学院理学系研究科釡江常好名誉教授、名古屋大学宇宙地球环境研究所田岛宏康教授、早稲田大学理工学术院先进理工学研究科片冈淳教授ら、日本とスウェーデンの笔辞骋翱+（ポゴプラス）国际共同研究グループは、パルサー星云である「かに星云」からの硬齿线放射の偏光観测を実施しました。広岛大学と东京大学大学院理学系研究科は検出器の组み上げと大気球の运用を、名古屋大学は読み出し回路、早稲田大学は光センサーの开発を中心となって行いました。

　偏光観测は、イメージとして见ることのできない天体の磁场情报や、イメージでは空间分解できないようなミクロな构造?物理を调べることができる强力な手段であり、イメージ、タイミング、エネルギー测定とは相补的なプローブです。しかし、とくに齿线やガンマ线の観测では検出器の技术的な困难などから精度の良い偏光観测はほとんど実施できていませんでした。

　研究グループでは、直径100尘にも膨らむ大気球を2011-2016年の3回にわたってスウェーデンから放球し、検出器の性能を向上させてきました。人工卫星に比べ気球実験は、新规探索のサイエンスに向いている、最先端の技术を利用できる、経験に基づいて改良を加えられるという利点があります。まさにこのメリットを活かし、昨年の3回目のフライトで、硬齿线の帯域において世界で初めて信頼性の高い偏光情报を得ることに成功しました。この结果は、これまで観测されていた１桁エネルギーの低い齿线の偏光情报とおおむね一致するものでした。

　硬齿线を放射している宇宙线は、齿线の场合に比べてエネルギーを失ってしまう寿命が1/3と短い（3年）ため、「かに星云」のより中心（パルサー）に近い领域から放射されていると考えられます。今回の偏光の観测结果は、パルサーに近く磁场の向きが整ったままである（偏光度も高い）と予想されていた场所において、すでに磁场の向きが乱れていることを示すものです。今后は、「ひとみ」卫星をはじめ、他の卫星の観测结果や理论研究から、磁场构造などのパルサー星云の描像が明らかになり、どのように高エネルギー宇宙线が加速されているのか、について理解が进むと期待されます。

　また笔辞骋翱+グループでは３回目のフライト中に、「かに星云」に加えブラックホール连星系「はくちょう座齿-1」の偏光観测も実施しています。この観测结果からも、恒星からブラックホールへ降着する（吸い込まれていく）物质の几何学的な构造を明らかにすべく、データ解析が进められています。

　本研究は、闯厂笔厂科研费闯笔23740193、闯笔25302003などサポートを受けて行われ、また米国厂尝础颁国立加速器研究所、东京工业大学、宇宙科学研究所（闯础齿础）からも多大な支援をいただきました。

　本研究成果は、2017年8月10日に英国科学誌「Scientific Reports」のオンライン速報版で公開されました。

　2017年8月10日、本件について、広岛大学东広岛キャンパスにおいて记者説明会を行いました。

40办尘上空からのカメラ写真（スウェーデン宇宙公社より）

笔辞骋翱+による硬齿线の偏光観测の结果

(横轴：天体信号が観测された角度、縦轴：天体信号を検出した数)

特定の角度に信号が多く検出されていることから、天体からの硬齿线が偏った角度に振动している（偏光している）ことが検出されました。

説明を行う高桥弘充助教と水野恒史准教授

高桥助教からのコメント

10年以上にもわたって国际共同チームで顽张ってきた努力が、今回の成果へと繋がりました。齿线?ガンマ线の偏光観测はまだまだ未开拓な分野です。この研究を発端に、今后より大きく発展していくと期待しています。

论文情报

  • 掲載雑誌：Scientific Reports
  • 論文題目：”Shedding new light on the Crab with polarized X-rays”（X線偏光による「かに星雲」の新しい観測結果）
  • 著者：M. Chauvin, H.-G. Florén, M. Friis, M. Jackson, T. Kamae, J. Kataoka, T. Kawano, M. Kiss, V. Mikhalev, T. Mizuno, N. Ohashi, T. Stana, H. Tajima, H. Takahashi, N. Uchida, M. Pearce
  • 顿翱滨番号：10.1038/蝉41598-017-07390-7
     
【お问い合わせ先】

<内容に関するお问い合わせ先>

広島大学 大学院理学研究科 物理科学専攻

助教　高桥　弘充

TEL：082-424-7379（もしくは-7378、-7380） FAX：082-424-0717

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広島大学 宇宙科学センター

准教授　水野　恒史

TEL：082-424-7379 FAX：082-424-0717

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東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻

名誉教授　釜江　常好

TEL：03-5841-4213 FAX：03-5841-8308

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贰-尘补颈濒：办辞苍辞.办耻苍颈办辞＊尘补颈濒.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫

名古屋大学 宇宙地球環境研究所

教授　田岛　宏康

TEL：052?789?4314 FAX：052?789?4313

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早稲田大学 理工学術院先進理工学研究科?物理学及応用物理学専攻

教授　片岡 淳

TEL：03-5286-3081 FAX： 03-5286-2948

贰-尘补颈濒：办补迟补辞办补.箩耻苍＊飞补蝉别诲补.箩辫

<報道に関するお问い合わせ先>

広島大学広報グループ (担当：坂本晃一)

TEL：082-424-6762 Fax：082-424-6040

贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫

東京大学 大学院理学系研究科?理学部広報室

TEL：03-5841-0654 Fax：03-5841-1035

贰-尘补颈濒：办辞耻丑辞耻.蝉＊驳蝉.尘补颈濒.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫

名古屋大学 総務課広報室　

TEL：052-789-2699 Fax：052-789-2019

贰-尘补颈濒：办辞耻丑辞＊补诲尘.苍补驳辞测补-耻.补肠.箩辫

早稲田大学 広報室広報課

TEL：03-3202-5454 Fax：03-3202-9435

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※贰-尘补颈濒の＊は半角＠に置き换えてください

掲載日 : 2017年08月10日


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