京大,開発した画像化手法で宇宙の軟ガンマ線検出

著者: sugi

京都大学の研究グループは,天体観測から重元素の生成や宇宙線加速の起源を解明することを目的に,軟ガンマ線完全画像化方法に基づいた電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡 (Electron-Tracking Compton Camera,ETCC)を開発した(ニュースリリース)。

物質を構成する元素が宇宙のどこでどのように作られたのかは未だ大きな謎となっている。安定な元素と一緒に放射性同位元素(radioisotope,RI)が作られ,このRIから軟ガンマ線(天文学用語。一般に放射線のガンマ線と同じ意味で用いる)が放射される。

この軟ガンマ線は,宇宙や銀河の年齢よりはるかに短いRIから放射されるため,宇宙でまさしく今元素が作られている現場が唯一直接観測可能な帯域とされ,50年以上前から注目されている。

しかし,宇宙線由来の雑音の中から軟ガンマ線のみを取り出すための,光学原理に基づいた確立した画像化手法が,電磁波の種類の中では唯一存在しないことから,他の波長域と比べて観測が大幅に遅れ,天文学では唯一の未開拓領域と言われてきた。

研究グループは,軟ガンマ線完全画像化方法を採用した望遠鏡を開発・気球に搭載しての実証および科学観測を行なうSMILEプロジェクトを進めている。軟ガンマ線は波長が非常に短く粒子性が卓越するが,この光の粒(光子)が電子に衝突すると光子の持つエネルギーの一部を電子に与えて弾き飛ばす,コンプトン散乱を起こす。

ここで,コンプトン散乱により発生した電子と散乱後の光子のそれぞれの運動量を測定すれば,運動量保存則に基づいて元の光子の入射方向とエネルギーを得ることができる。電子飛跡検出型コンプトン望遠鏡(Electron-Tracking Compton Camera,ETCC)は,この方法で測定した個々の光子の入射方向ごとに積算し画像化する。

研究グループは,このETCCを用いて軟ガンマ線天体観測を実証すべく,2018年にJAXAの気球に搭載してオーストラリアから打ち上げ,南半球の空を約1日間観測した。過去,欧米の巨大衛星では約10年を費やし銀河中心方向からの軟ガンマ線放射を間接的に検出したが,研究ではわずか1日で直接検出に成功した。

研究グループは今後,ETCCによるさらなる観測で銀河中心方向の軟ガンマ線放射の起源を解明することにより,宇宙初期の密度揺らぎから生成された原始ブラックホールや暗黒物質の存在に迫るという。

また,ETCCによる軟ガンマ線可視化技術は宇宙天気予報や月・火星の資源探査や医療応用・環境モニタリングなど,多岐に渡る貢献が期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 国立天文台など、宇宙物質が複数の起源を持つことを明らかに

    アルマ望遠鏡とジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)を用いた研究により、ろくぶんぎ座の方向にある3つのモンスター銀河の星形成が、単一のメカニズムではなく複数の起源によって引き起こされていることを、総合研究大学院大学、…

    2026.01.09
  • 京都大学、光学望遠鏡でブラックホール誕生に伴う超新星爆発を解明

    せいめい望遠鏡・国立天文台すばる望遠鏡などによる超新星観測を通じて、ブラックホール形成の際に超新星爆発が起こり得ること、さらにそのような超新星が特別な性質をもつ「Ic-CSM型」超新星になることを、京都大学の研究グループ…

    2026.01.07
  • 国立天文台など、すばる望遠鏡と宇宙望遠鏡データで新たに2つの低質量天体を発見

    国立天文台、アストロバイオロジーセンターの研究チームは、すばる望遠鏡による高精細な観測と、宇宙望遠鏡のデータを組み合わせ、恒星の周囲に新たに2つの低質量天体を発見した(ニュースリリース)。 OASIS(Observati…

    2025.12.11
  • 京都大、太陽系外の惑星を調べる超小型紫外線衛星の打ち上げに成功

    京都大学の研究グループは、超小型紫外線観測衛星「Mauve」衛星が米SpaceX社のロケットにより打ち上げられ、恒星活動と惑星環境の関係を探る観測ミッションを開始した(ニュースリリース)。 太陽のような恒星は、活動が活発…

    2025.12.10
  • 東大、天の川銀河の中心方向にガンマ線の放射を発見

    東京大学の研究グループは、フェルミガンマ線観測衛星の最新データを解析し、我々が住む天の川銀河(銀河系)の中心方向から、約20ギガ電子ボルト(GeV)のガンマ線が、角度にして30度以上にぼんやりと広がって放射されていること…

    2025.12.03
  • 広島大ら、ブラックホールに落ち込むプラズマ構造を解明

    広島大学、大阪大学、JAXA宇宙科学研究所、愛媛大学は、気球望遠鏡XL-Caliburを用いた新たな観測により、ブラックホール周辺の極限的な環境を明らかにした(ニュースリリース)。 ブラックホールに降着し吸い込まれる物質…

    2025.11.28
  • KDDI総研と京大、千歳科技大 宇宙光通信に適した周波数変調型フォトニック結晶レーザーを開発

    京都大学、KDDI総合研究所、公立千歳科学技術大学は、宇宙光通信など長距離自由空間光通信(FSO)への応用を想定し、発振周波数を高効率かつ高速に変調できる「周波数変調型フォトニック結晶レーザー(PCSEL)」を開発した(…

    2025.11.27
  • NIFSら、ハイパースペクトルカメラで青いオーロラの高度分布を精密観測

    核融合科学研究所(NIFS)、京都大学、名古屋大学は、ハイパースペクトルカメラ(HySCAI)を用いて天文薄明時に青い光を放つ窒素イオン(N2+)オーロラの高度分布を観測することに成功した(ニュースリリース)。 オーロラ…

    2025.11.18

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア