21世紀 COE 出張報告会　 宇宙物理学教室 D1 成本 拓朗.

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1 21世紀 COE 出張報告会　 宇宙物理学教室 D1 成本 拓朗

2 THE MULTI-MESSENGER APPROACH TO UNIDENTIFIED GAMMA-RAY SOURCES
場所 : スペイン、バルセロナ（UNIVERSITAT DE BARCELONA） 開催期間 : 2006年07月04日～07日 会議構成 : 招待講演 14, 一般講演 32, ポスター講演 48 参加者 : スペイン 33, ドイツ 16, アメリカ 15, フランス 10, イタリア 10, 日本 8, ポーランド 5, アイルランド 4, ロシア 3, … 全115名

3 THE MULTI-MESSENGER APPROACH TO UNIDENTIFIED GAMMA-RAY SOURCES
Topic : Gamma-Ray Sources (Blazars, Pulsars, PWN, Microquasars, SNRs, Dark Matter …) Session A : Global Properties of Gamma-Ray Sources Session B : Extragalactic Sources Session C : Pulsars, PWN, Interacting Neutron Stars Session D : Microquasars, Black Holes, Binaries Session E : Stars, SNRs, Molecular Clouds Session F : Multi-Messenger Connections Session G : Dark Matter, Gamma-Ray Horizon

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5 T. Narumoto & T. Totani, ApJ, 643, 81 (2006)
発表タイトル Gamma-Ray Luminosity Function of Blazars and the Cosmic Gamma-Ray Background: Evidence for the Luminosity-Dependent Density Evolution T. Narumoto & T. Totani, ApJ, 643, 81 (2006) 発表内容 ・ ブレーザーのガンマ線光度関数の宇宙論的進化 ・ 宇宙ガンマ線背景放射に対するブレーザーの寄与

6 EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope)
ガンマ線 (30 MeV～20 GeV) での全天サーベイ 271個のガンマ線源を検出 (66個がブレーザーとして同定) 半分以上が未同定天体として残されている EGRET Allsky Intensity Map

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8 ブレーザー Blazar 活動銀河中心核 (AGN) のジェットを正面から見た天体 Synchrotron
Inverse Compton Kataoka et al. (1999)

9 宇宙ガンマ線背景放射 (EGRB) 起源が分かっていない!! 起源の候補
系外から等方的にやってきているガンマ線⇒EGRET によって存在が確認される フラックス EGRET 起源が分かっていない!! EGRET Strong et al. (2004) Strong et al. (2004) 起源の候補 エネルギー ブレーザー?? (e.g., Stecker & Salamon 1996; Chiang & Mukherjee 1998) 銀河団?? (e.g., Loeb & Waxman 2000; Totani & Kitayama 2000) 暗黒物質?? (e.g., Oda, Totani, & Nagashima 2005)

10 ブレーザーのガンマ線光度関数と 宇宙ガンマ線背景放射
EGRET で検出されている系外のガンマ線源のほとんどはブレーザー ⇒ブレーザーは EGRB の起源として最も有力な候補 しかし、ブレーザーのガンマ線光度関数（GLF）や宇宙論的進化は 分かっていない⇒EGRB に対する寄与の評価も不定性が大きい 過去の研究 SS96 (Stecker & Salamon 1996) ・ EGRB に対するブレーザーの寄与は100%であると主張 ・ 問題点 : 彼らの model は EGRET で検出されたブレーザーの赤方偏移分布と矛盾 CM98 (Chiang & Mukherjee 1998) ・ EGRB に対するブレーザーの寄与は25%であると主張 これまでの研究では、ブレーザーのガンマ線光度関数の宇宙論的進化を Pure Luminosity Evolution (PLE) として扱っていた

11 Pure Luminosity Evolution
形を変えずに左右に動く 個数密度 Croom et al. (2004) 光度

12 AGN の光度関数の宇宙論的進化 luminosity 小 luminosity の大きい AGN ほど high-redshift に density peak (e.g., Ueda et al. 2003; Hasinger et al. 2005; La Franca et al. 2005) Number density luminosity 大 Ueda et al. (2003) Redshift AGN の光度関数の宇宙論的進化は PLE ではなくLuminosity-Dependent Density Evolution (LDDE) で表されることが分かってきた

13 Luminosity-Dependent Density Evolution
Ueda et al. (2003) 個数密度 形を変えながら進化する 光度

14 今回の研究で行ったこと ブレーザーのガンマ線光度関数の宇宙論的進化に LDDE を初めて導入し、EGRET blazars の赤方偏移分布と光度分布に関する likelihood analysis を行った 電波観測によるブレーザーの同定確率を likelihood analysisに導入（reasonable なガンマ線光度と電波光度を仮定） 宇宙ガンマ線背景放射に対するブレーザーの寄与の評価 次世代ガンマ線天文衛星 GLAST に対する予測

15 電波光度関数 (RLF) ⇒ ガンマ線光度関数 (GLF)
PLE Model ブレーザーの電波光度とガンマ線光度の間に比例関係を仮定 電波光度関数 (RLF) ⇒ ガンマ線光度関数 (GLF) normalization factor ガンマ線光度関数 電波光度関数 光度関数の faint-end slope は free parameter とする likelihood analysis を用いて、 と を EGRET blazars の 赤方偏移分布と光度分布から制限する

16 AGN の X線光度関数 (XLF) ⇒ ブレーザーのガンマ線光度関数
LDDE Model AGN の X線光度とブレーザーのガンマ線光度の間に比例関係を仮定 AGN の X線光度関数 (XLF) ⇒ ブレーザーのガンマ線光度関数 X-ray luminosity of normal AGNs (not blazars) normalization factor « 1 ガンマ線光度関数 X線光度関数 光度関数の faint-end slope は free parameter とする likelihood analysis を用いて、 と を EGRET blazars の 赤方偏移分布と光度分布から制限する

17 Constraints from Likelihood Analysis
PLE model

18 Constraints from Likelihood Analysis
LDDE model faint-end slope of the AGN XLF

19 EGRET によって検出された ブレーザーの赤方偏移分布と光度分布
KS probability (光度分布) LDDE model : 99.3% PLE model : 27.0% PLE model に比べて、LDDE model の方が EGRET によって検出されたブレーザーの赤方偏移分布と光度分布をうまく説明できる KS probability (赤方偏移分布) LDDE model : 67.8% PLE model : 3.1%

20 Blazar Contribution to the EGRB (LDDE Model)
faint-end slope of the AGN XLF

21 GLAST で期待されるブレーザーの検出数
~ 3000 : LDDE model ~ 5250 : PLE model ~ : SS96 model モデルに強く依存する LDDE model は、過去の評価に比べて、かなり検出数が少なくなることを予測 GLAST によるブレーザーの検出数から、ブレーザーのガンマ線光度関数の宇宙論的進化に制限を加えられる

22 宇宙ガンマ線背景放射に対する GLAST Blazars の寄与
2つの peak を持つ 太線 : best-fit model 細線 : EGRB を100%説明可能な model GLAST blazars として分解可能な背景放射の割合 ~ 20% (best-fit LDDE) ~ 26% (EGRB を100%説明可能な LDDE model)

23 GLAST で検出されるブレーザーの 赤方偏移分布と光度分布

24 発表の成果 英語での発表は初めてだったので緊張したが、無事に終えることができ、多くの方に興味を持って頂けたと思う
発表後には数人の方から、質問や貴重なコメントを頂くことができた ポスターセッションの会場では 「EGRB はブレーザーで100%説明できる」 と主張している論文の著者の一人（イタリアの方）とお会いして 議論することができた（我々の論文も渡した） 課題 ・ 英語を聞き取れないことがあったこと 我々とは異なる結論!!