[論文レビュー] Latest results on Galactic sources as seen in VHE gamma-rays

M. Renaud|ArXiv.org|May 8, 2009

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、H.E.S.S. 実験による銀河系天体の最新の非常に高エネルギー（VHE）ガンマ線観測をレビューし、殻状の超新星残骸およびパルサー風雲に焦点を当てている。VHE放射の性質（電子的 vs. 陽子的）を調査し、解明できない源が広がった銀河系ガンマ線背景の顕著な割合を占めることを示しており、次世代望遠鏡では約500個のこのような源が検出されると予想されている。

ABSTRACT

As of early 2009, latest results on Galactic sources (mainly shell-type and plerionic supernova remnants), as observed in the very-high-energy gamma-ray domain, are reviewed. A particular attention is given to those obtained with the H.E.S.S experiment during its Galactic Plane Survey which now covers the inner part of the Milky Way. From the well identified gamma-ray sources to those without any obvious counterpart and the putative Galactic diffuse emission, this observational window fully deserves to be celebrated during this International Year of Astronomy, as a new mean to image the Galaxy and reveal sites of particle acceleration, potentially at the origin of Galactic cosmic rays.

研究の動機と目的

• H.E.S.S.銀河平面調査からの最新の銀河系天体におけるVHEガンマ線観測をレビューすること。
• 殻状の超新星残骸およびパルサー風雲におけるVHEガンマ線放射の起源を、電子的および陽子的放射メカニズムの区別を含めて調査すること。
• 解明できない、または「暗黒」源が、仮定される銀河系の広がったVHEガンマ線放射に果たす寄与を評価すること。
• log N(>S)–log S分布の意味を、源集団モデルおよび将来的な検出可能性に与える影響を評価すること。
• CTAやAGISのような次世代機器を用いた、検出可能なVHE銀河系源の予想数を予測すること。

提案手法

• 内銀河（ℓ ∈ [-90°, 60°], |b| < 3°）をカバーするH.E.S.S.銀河平面調査のデータを用い、高い感度と空間分解能を実現した。
• 電波からVHEガンマ線に至るまでの全バンドスペクトルエネルギー分布を分析し、粒子加速メカニズムを制約した。
• log N(>S)–log S分布における統計的および系統的誤差を考慮するために、モンテカルロシミュレーションを適用した。
• H.E.S.S.のデータを以前のMilagro測定と比較し、解明済み源が広がった放射に与える寄与を評価した。
• 電子および陽子の注入スペクトルをモデル化し、EGRETデータを用いて逆コンプトン放射を制約し、標準的π⁰崩壊スペクトルからのずれをテストした。
• 源の形態および拡張度を評価し、特に均一でない調査カバー範囲を持つ領域において、解明済み源と広がった放射を区別した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 殻状の超新星残骸におけるVHEガンマ線放射の主な発生メカニズムは、電子的か陽子的か？
• RQ2 解明できない、または「暗黒」VHE源は、銀河系の広がったガンマ線放射にどの程度寄与しているか？
• RQ3 VHE源の空間分布（均一なディスク対比、スパイラルアーム強化）は、銀河系宇宙線の起源をどのように示唆するか？
• RQ4 VHE広がった放射のどの程度が、解明できない点源または拡張源に起因しているとされるか？
• RQ5 次世代のIACT（CTAやAGISを含む）によって、新たに検出されるVHE銀河系源はどれくらいの数になると予想されるか？

主な発見

• カシオペアA、RX J1713.7-3946、RX J0852-4622、RCW 86、SN 1006の5つの殻状超新星残骸がVHEガンマ線で検出され、X線殻と一致する形態を示した。
• X線とVHEガンマ線放射の相関は、電子的起源を支持するが、単純モデルでは不実現的ほど低い磁場（数10μG程度）を要するため、陽子的寄与の可能性を示唆している。
• H.E.S.S.は、Milagroが広がった放射として検出していた領域で5つのVHE源を解明し、広がった放射の約20％を説明した。
• H.E.S.S.2期調査カタログの初歩的分析から、VHE銀河系広がった放射の少なくとも10％が解明できない源に起因していると示唆された。
• log N(>S)–log S分布は、高輝度域で約−0.6の勾配を示し、若年性の星形成集団と整合するスパイラルアーム強化源分布を示している。
• 1 mCrabの感度にまで外挿した結果、CTAやAGISで約500個のVHE銀河系源が検出可能と予想された。