内山 泰伸 (Yale University)

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1 内山 泰伸 (Yale University)
宇宙加速器の天文学 　　挑戦的な課題 内山 泰伸 (Yale University)

2 日本の高エネルギー天文の創始者 小田先生 ブラックホールの天文学 早川先生 宇宙加速器の天文学 根本的な未解決問題 陽子の加速が全く不明
HXD NeXT 日本の高エネルギー天文の創始者 小田先生　　ブラックホールの天文学 早川先生　　宇宙加速器の天文学 超新星残骸、パルサー風 マイクロクェーサー 活動銀河核ジェット 銀河団 根本的な未解決問題　　陽子の加速が全く不明 　　　　宇宙線の主成分は陽子なのに！

3 高エネルギー陽子の検出方法は？ 電子 シンクロトロン放射、逆コンプトン散乱など 陽子 電磁放射 パワー ∝ (加速度)2 ∝ 1/(質量)2
HXD NeXT 電子　 　　シンクロトロン放射、逆コンプトン散乱など 電磁放射　パワー ∝ (加速度)2 ∝ 1/(質量)2 陽子は困難 陽子 　　　MeV 核ガンマ線　　COMPTEL 感度が足りない 　π0 ガンマ線　　GLAST / チェレンコフ望遠鏡 早川先生の X線・硬X線検出器は、早川先生の時代と比べて、 遥かに高感度。

4 新たな宇宙線陽子の観測方法を提唱 「荷電パイ中間子シンクロトロンX線放射」:
HXD NeXT 新たな宇宙線陽子の観測方法を提唱 「荷電パイ中間子シンクロトロンX線放射」: (Aharonian 2003, Uchiyama et al in prep) PeV protons 　エネルギーフロンティアの拡大 「逆制動X線放射」: 高密度ガス中での特徴的な制動X線放射 (Uchiyama et al. 2002) 　　　　Multi-MeV protons　隠れた非熱的エネルギー

5 荷電パイ中間子シンクロトロンX線放射 (Aharonian 2003) 新しいアイデア: 荷電パイ中間子起源のシンクロトロンX線
HXD NeXT (Aharonian 2003) 宇宙加速器は陽子を 1015 eVまで加速するはず 　　　　（放射損失の激しい電子では難しい、、、)　 中性パイ中間子の生成と崩壊によるガンマ線 　チェレンコフ望遠鏡は > 10 TeV (Ep> 1014 eV) に感度がない 新しいアイデア: 荷電パイ中間子起源のシンクロトロンX線 p + p → π- ( t= 107 n-1 yr) π- → μ-+νμ ( t= yr ) 　　μ- → e- + νe +νμ ( t= yr ) e- + B → synch. X-ray ( t= 10 B100uG-1.5 yr) たとえば SNR＋分子雲 を考えると、検出可能な 硬X線フラックス erg/s cm2 (if Ep > PeV)

6 PeV 陽子は見え始めている？？？ SNR RX J1713.7-3946 未同定 TeV ガンマ線源
HXD NeXT SNR RX J 未同定 TeV ガンマ線源 (Aharonian et al. 2002) (Fukui et al. 2003) チャンドラ (Butt et al.) c.f. Uchiyama et al. 2003 Cyg X-3 ? OB stars ? X線は非常にうまく説明 できるが、TeVγ線は難しい

7 逆制動X線放射 (Uchiyama et al. 2002)
HXD NeXT 逆制動X線放射 (Uchiyama et al. 2002) 電離損失が支配的な場合の制動X線放射／逆制動X線放射の光度 LX = 10-4 β εkeV Le/p 単一エネルギーの電子／陽子 Power-law 分布の電子／陽子でも実質的に単一エネルギー分布からのX線放射 検出可能な光度 逆制動放射が卓越する可能性 (Lp >> Le) 特徴的なフラットスペクトル 　Lx = 1033 erg/s for Lp = 1038 erg/s Fx = 1kpc detectable 微分スペクトルε-Γ 光子指数Γ=1 (1.2) の power-law (extremely flat-spectrum) 観測的に全く未知の非相対論的陽子を探る手段になる 特徴的なフラットスペクトルを持つX線放射を探す！

8 Multi-MeV 陽子は見え始めている？
HXD NeXT Multi-MeV 陽子は見え始めている？ 星生成領域 RCW 38 (Wolk et al. 2002) ハードなスペクトル　OK 星風エネルギーが 効率良く宇宙線加速に回れば Lp=1038 erg/s --> LX =1033 erg/s X線光度も OK γCygni (Uchiyama et al. 2002) AX J1714 (Uchiyama et al. 2002) NGC 江副D論

9 まとめ 「宇宙加速器の天文学」最大の難題：陽子 簡単には信じない方が健全ですけど、、、 高感度のX線硬X線観測によって
HXD NeXT まとめ 「宇宙加速器の天文学」最大の難題：陽子 高感度のX線硬X線観測によって PeV 陽子と MeV 陽子の探査が可能になる ことがわりとリーズナブルな仮定から予言できる。 実際、X線で徴候が見え出している（かも）。 --- PeV 陽子 20%の自信 --- MeV 陽子 50%の自信 　簡単には信じない方が健全ですけど、、、