ハドロン宇宙国 際 研 究センター アイス ハップ ニュース
IceCube 制御室と天の川銀河
南極では11月から2月にかけて夏季が訪れ、白夜と呼ばれる24時間太陽が昇っている状態が続きます。
逆に、冬季には極夜が訪れ、数か月間太陽が姿を見せません。そのため、夜空に光るオーロラやこの写
真のような美しい景色は、冬の間現地に滞在する越International Centerfor Hadron Astrophysics

13

Apr. 2024 no.

冬隊だけが見ることができる特権と言えるでしょう。
表紙の写真もIceCubeの越冬隊によって撮影されたもので、IceCube制御室の頭上には天の川銀河が美しく光っています。ぜひ今号に掲載されている「石原教授の研究のはなし」と合わせてご覧ください。

©Johannes Werthbach, IceCube/NSF

Report now 1

Report now 2
マルチメッセンジャー天文学部門

マルチメッセンジャー
天文学部門が発足しました
国際研究基幹・ハドロン宇宙国際研究センター

天文学は古くから可視光観測によって発展してきまし

観測することで、主に TeV 以上のエネルギーのニュートた。光は我々が直接赴くことができないような遠くの宇リノを観測しています。2012年に最初の高エネルギー

宙の情報を地球に伝えてくれる「メッセンジャー」
であり、宇宙ニュートリノが発見されて以降、IceCube のデー

その情報を解読していくことで人類は宇宙への理解を深タ収集 ⁄ 解析は進み、今ではその流量の精密測定がなさめてきたのです。現代では電波、X 線、ガンマ線といっれるほどになりました。しかし、どの天体がニュートリ

た多波長の電磁波に感度を持つ実験装置が開発され、天ノを生成しているのかという知識に関しては、限定的と文学はさらに厚みのある学問になっています。一方で、言わざるを得ません。このニュートリノの放射源を特定

宇宙の天体からは電磁波以外の粒子や波が届けられていするうえで、光とのマルチメッセンジャー観測が重要にることも知られています。近年、IceCube や LIGO の登なります。実際2017年、IceCube のニュートリノ信号場によって人類は高エネルギーニュートリノ、重力波とと、X 線やガンマ線観測によるマルチメッセンジャー観

いう新たなメッセンジャーを観測する術を手に入れまし

測によって、TXS 0506+056というブレーザー銀河 *1

た。このような可視光だけでなく、複数の観測手法を用がニュートリノ放射源として特定されました (ICEHAP

いて宇宙の謎を解明する学問を「マルチメッセンジャー

ニュース No.8)。一方で、IceCubeで観測されるニュー天文学」といいます。

トリノが全てブレーザー銀河由来だと説明できないこと

ICEHAP では、2023年度から新たにマルチメッセンもわかっており、2022年には多くの研究者が予想して2

ジャー観測部門を立ち上げました。この部門は、飛翔体いなかったセイファート銀河* のNGC1068からニューを用いた X 線天文学を専門とする岩切助教と、地上の巨トリノが到来していることが判明しました（ICEHAP

大な大気チェレンコフ望遠鏡によるガンマ線天文学を専ニュース No.12）。

門とする野田准教授を中心に構成されています。2010年代以降「マルチメッセンジャー」という言葉はずいぶんと浸透してきましたが、電磁波とニュートリノ観測の研究者が一つ屋根の下で密接に議論できる環境は、世界的にも珍しいものとなっています。

ニュートリノ放射に同期した
X線信号の探査100 TeV を超える高エネルギーニュートリノを生成する有力な機構は、高エネルギーの陽子が keV 程度の X

図1:ニュートリノと光のマルチメッ
センジャー 観 測の概念図
©higgstan.com

線と衝突する反応です。そのため、宇宙における天体現
象に伴い、ニュートリノと X 線の同時観測が期待されます。これを実験的に実現するには、
ニュートリノとX線で、全天を常に見張っておく必要があります。実はこのような全天 X 線監視を2009年から行ってきたのが、国際宇宙ステーションに搭載されている日本の MAXI です。現
在我々は、IceCube と MAXI による過去10年以上にわ

宇宙ニュートリノはどのように作られどこからくるのか

タをリアルタイムで処理することにより、世界にその到来方向を発信するマルチメッセンジャーアラー
トの準備も進めています。

ハドロン宇宙国際研究センター

清水 信宏

素粒子が生まれ、これが崩壊して高エネルギーのニて作られた荷電粒子が発するチェレンコフ光を検出器で

図2 : 国際宇宙ステーションの日本の実験棟きぼうの曝露部に取り付けられた、
全天 X 線監視装置 MAXI（© JAXA/NASA）

ュートリノを生み出すと知られています。電荷を持つπ中間子の崩壊ではニュートリノが生まれますが、

図5 : マルチプレット信号として観測された天体の
赤 方 偏 移(距 離)の 分 布。
青 線(赤 線)は2つ(3つ）のニュートリノが発 見されたときを表す。鎖線はニュートリノとは関 係ない超 新星 爆 発 の距 離の分布を表す（30日の 観 測で、1deg 2 の範囲に観測されたときの最小距離の分布）。

マルチプレット信号を用いた
ニュートリノ放射源の探索索を行っています。また、IceCubeとMAXIのデー

先ほどの陽子と光の相互作用ではπ中間子という野 田 浩司／岩 切 渉
マルチメッセンジャー天文学とは？

ニュートリノ天文学部門

たり蓄積されたデータを解析し、同期した信号の探高エネルギーニュートリノ

電荷のないものが崩壊するとガンマ線が生まれます。

高エネルギーニュートリノとガンマ線は一蓮托生、される事象を指します。この解析では時間幅として30

ノに、物理的な相関があると主張することは簡単なこと

すなわち、高エネルギーニュートリノを放出する天

同じ天体から観測されるのは自然な予想と言えます。

日を採用しました。効率的にマルチプレット信号を選別

ではありません。ニュートリノが非常に遠方より到来す体現象からは、同時に高エネルギーガンマ線も出て実際、大量のガンマ線を放出するガンマ線バーストするために、従来 IceCube 実験で用いられていた手法をること、方向決定精度が1°程度とあまり良くないこと、いると考えるのがシンプルな描像です。しかし、発（GRB）は、
ニュートリノの放射起源の有力な候補の改良しました。詳細は今後出版する論文に譲りますが、この二つの要因により、対応天体の候補が多くなりすぎ見された高エネルギーニュートリノ天体ではこの描一つだと信じられてきました。しかし GRB との相ニュートリノのフラックスが小さいときは、従来の手法てしまうからです。例えば、すばるのような宇宙を深く観像が必ずしも成り立っていない、とわかりつつあり

関を調べる解析が何度もなされるも、有意な兆候がに比べて最大2桁ほど検出確率を改善することができま

測できる「良い」望遠鏡で遠く（赤方偏移 *2 z=1程度）

ます。高エネルギーニュートリノを放出する天体をみつかったことはありません。極めつけは、2022

す。12年間で得たデータを解析し、マルチプレット信号までニュートリノ放射源を探索すると、1 ヶ月では

高エネルギーガンマ線でも追観測して両者の情報を年の10月に見つかった GRB です。1000年に1度の探索を行いました。

1deg2 に50以上の超新星爆発が見つかることになりま組み合わせることで、まだわかっていないニュートと言われるくらい近傍で明るいものだったのにも関

図4はこの解析で発見されたマルチプレット信号（のす。せっかくニュートリノを届けてくれた天体が観測でリノ放射の仕組みに迫り、宇宙における粒子加速現

わらず、IceCubeではニュートリノの信号を捉える一つ）の位置を示しています。残念ながら、最も有意度

きても、そのほとんどはニュートリノとは関係ない天体

象の理解を深めることができます。

ことはできませんでした。

が高かったものでも、背景事象の分布と無矛盾（p 値はですから、放射源の同定にはなりません。

一口にガンマ線といっても何桁にもわたるエネル

ニュートリノの放射起源はどこにあるのでしょう0.32）でした。しかし、背景事象と無矛盾な結果に意味

そこで満を持して登場するのが、この研究が注目したギーを意味しますが、PeV ニュートリノに対応しか？ GRB のようなレアな現象ではなく、意外と身が無いわけではありません。この事実を利用して、ニュー

マルチプレットです。ニュートリノに関して明るい（=たガンマ線は TeV 程度になり、これは地上大気チェ

近なところにあるかもしれません。例えば、超新星

トリノ放射源がどのくらい明るいのか、そして宇宙にど近い）天体のみがマルチプレットの信号を作ることがで

レンコフ望遠鏡の守備範囲になります。チェレンコ

爆発（GRB よりも5桁ほど頻度が大きい）はその候のくらい存在しているか、というパラメータを制限する

きますから、真のニュートリノ天体を優先的に取り出す

フ望遠鏡によるニュートリノイベントの追観測は10補の一つです。実際、SN1987A* から放出されたことができます。例えば、先に述べた星周物質をまとうことができるのです。図5の色が付いたカーブは、マル

年以上の歴史を持ち、その成果の一つが先に述べた、10 MeV 程度のニュートリノがカミオカンデで観ような超新星爆発は、普通のものよりざっくり10倍くら

チプレットとして観測される天体がどの赤方偏移にある

MAGIC 望遠鏡による TXS0506+056観測です。

測されています。このエネルギーは、星の中心からい少ないとすると、ニュートリノ放出エネルギーにしてかの分布を示しています。現状の IceCube のニュート

しかし、その後同様の成果が出ないこと、NGC1068

重力エネルギーが開放される際に、直接ニュートリ

1050 erg より小さいことが要求されることがわかりま

リノに対する感度を考慮すると、赤方偏移として z ＜の想定外の結果などを受け、観測戦略の更新が強くノが持ち去る典型的なもので、その時間のスケールした。

0.1の範囲にある天体がマルチプレット信号を届けるこ

求められます。特に、現在次世代計画のチェレンコ

は数秒から数十秒です。一方でTeV以上ともなると、

フ望遠鏡アレイ（CTA）の建設が進んでいるため、別のメカニズムを必要とします。その一つとして、今後10年以上にわたって、より高感度の追観測が安超新星爆発によって広がった星周物質が宇宙線を加定して行われると期待されます。我々は、過去の経

速し、高エネルギーニュートリノを生成するシナリ

験を生かした観測戦略更新の策定をおこなっており、オが考えられます。この加速器となる星周物質は星2024年からはその新しい戦略に従った追観測がの核よりもずっと大きな拡がりを持ち、ニュートリ

CTA の大口径望遠鏡（LST）の1号基を用いて開始ノの放出の時間のスケールは1カ月といった長さにされます。また並行して残り3台の LST 建設が佳境なります。この「ふつう」とはちょっと違った超新に入り、2026年には複数台望遠鏡による観測も始星爆発が我々の宇宙をニュートリノで満たしているまります。

のかもしれません。
図3 : チェレンコフ望遠鏡アレイ(CTA)の 大口
径望遠鏡
（LST）
1号基
(©T. Inada）

1

図4 : この解析で発見されたマルチプレット信号の 赤 道 座 標 系における位置。三つのニュートリノが検出され、マルチプ
レット信号となった。星のマーカーは, ニュートリノが観測された位置、鎖線 はその 方 向 不 定 性（1σ）
、マゼンタの星は三つのニュートリノの方向をフィットして決めたマルチプ
レット信号の方向。

とができます。この範囲は、すばるのような世界でも随一の口径をもつ望遠鏡でなくても観測が叶う距離です。
一方で、無関係の超新星爆発の分布が黒の鎖線です。両者の分布には明らかな差がありますから、赤方偏移を測定することが出来れば、ニュートリノ放射天体なのか否か決着をつけることができます。マルチプレットにはもう一つ御利益があります。複数のニュートリノからなる
マルチプレットは、方向決定精度が通常よりも向上します（およそ0.3°)。私は光学観測の感覚があまりわかりませんが、話を聞くところによると「1°の範囲の追観測は大変だよね、けど0.3°
なら頑張ってみよう」というサ

長時間ニュートリノマルチプレットの探索

新たなニュートリノアラートで放射源を探れ！
IceCube では、有意なニュートリノ信号が観測される

れくらい光学望遠鏡で眺める宇宙はいろいろな天体で満一か月スケールのニュートリノ放出を検証すると、その到来方向などの情報を「アラート」として世界ちているのです。この文章を執筆している時点ではまだために、ニュートリノの「マルチプレット」信号をに発信しています。他の望遠鏡に追観測してもらうこと

この「マルチプレットアラート」は発信していませんがムライスピリッツ（?!）が騒ぐ範疇であるようです。そIceCube は南極大陸の氷河に設置された宇宙ニュー探索することにしました。マルチプレットとはあるで、ニュートリノの放射起源の同定をめざします。しか現在実現に向けて調整を行っています。関係各者の皆様、

トリノ望遠鏡です。ニュートリノが南極の氷河と反応し時間幅、同じ方向に二つ以上のニュートリノが観測しながら、追観測によって見つかった天体とニュートリ

もう少々お待ちください（ｵﾏﾀｾｼﾃｽﾐﾏｾﾝ）。

＊1 ブレーザー銀河：活動銀河の一種で、その中心に潜むブラックホールからのジェットが地球の方向を向いていると考えられている。

＊1 SN1987A：大マゼラン雲内に発見された超新星。1987年にカミオカン
デ実験によりニュートリノの放出が初めて確認された。この検出にによって、超新星爆発のメカニズムが実証されたことで、東京大学特別栄誉教授小柴昌俊先生がノーベル賞（2002年）を受賞した。

＊2 赤方偏移：物体が観測者から遠ざかる際に、その光の波長が伸びる現象のこと。その波長の変化をΔλ/λ＝ｚで表す。
距離が遠くなると波長の伸びは大きくなるので、ｚは距離を示す指標でもある。

＊2 セイファート銀河：活動銀河の一種で、非常に明るい中心核が存在するが強いジェットを伴わない。

Report now 1

Report now 2
マルチメッセンジャー天文学部門

マルチメッセンジャー
天文学部門が発足しました

タをリアルタイムで処理することにより、世界にその到来方向を発信するマルチメッセンジャーアラー
トの準備も進めています。

て作られた荷電粒子が発するチェレンコフ光を検出器で観測することで、主に TeV 以上のエネルギーのニュートた。光は我々が直接赴くことができないような遠くの宇リノを観測しています。2012年に最初の高エネルギー

宙の情報を地球に伝えてくれる「メッセンジャー」
であり、宇宙ニュートリノが発見されて以降、IceCube のデー

その情報を解読していくことで人類は宇宙への理解を深タ収集 ⁄ 解析は進み、今ではその流量の精密測定がなさめてきたのです。現代では電波、X 線、ガンマ線といっれるほどになりました。しかし、どの天体がニュートリ

た多波長の電磁波に感度を持つ実験装置が開発され、天ノを生成しているのかという知識に関しては、限定的と文学はさらに厚みのある学問になっています。一方で、言わざるを得ません。このニュートリノの放射源を特定

宇宙の天体からは電磁波以外の粒子や波が届けられていするうえで、光とのマルチメッセンジャー観測が重要にることも知られています。近年、IceCube や LIGO の登なります。実際2017年、IceCube のニュートリノ信号場によって人類は高エネルギーニュートリノ、重力波とと、X 線やガンマ線観測によるマルチメッセンジャー観

いう新たなメッセンジャーを観測する術を手に入れまし

測によって、TXS 0506+056というブレーザー銀河 *た。このような可視光だけでなく、複数の観測手法を用がニュートリノ放射源として特定されました (ICEHAP

いて宇宙の謎を解明する学問を「マルチメッセンジャー

ニュース No.8)。一方で、IceCubeで観測されるニュー天文学」といいます。

トリノが全てブレーザー銀河由来だと説明できないこと

1もわかっており、2022年には多くの研究者が予想して2

ジャー観測部門を立ち上げました。この部門は、飛翔体いなかったセイファート銀河* のNGC1068からニューを用いた X 線天文学を専門とする岩切助教と、地上の巨トリノが到来していることが判明しました（ICEHAP

大な大気チェレンコフ望遠鏡によるガンマ線天文学を専ニュース No.12）。

門とする野田准教授を中心に構成されています。2010年代以降「マルチメッセンジャー」という言葉はずいぶんと浸透してきましたが、電磁波とニュートリノ観測の研究者が一つ屋根の下で密接に議論できる環境は、世界的にも珍しいものとなっています。

ニュートリノ放射に同期した
X線信号の探査100 TeV を超える高エネルギーニュートリノを生成する有力な機構は、高エネルギーの陽子が keV 程度の X

図1:ニュートリノと光のマルチメッ
センジャー 観 測の概念図
©higgstan.com

線と衝突する反応です。そのため、宇宙における天体現
象に伴い、ニュートリノと X 線の同時観測が期待されます。これを実験的に実現するには、
ニュートリノとX線で、全天を常に見張っておく必要があります。実はこのような全天 X 線監視を2009年から行ってきたのが、国際宇宙ステーションに搭載されている日本の MAXI です。現
在我々は、IceCube と MAXI による過去10年以上にわ

宇宙ニュートリノはどのように作られどこからくるのか清水 信宏

素粒子が生まれ、これが崩壊して高エネルギーのニ

天文学は古くから可視光観測によって発展してきまし

ICEHAP では、2023年度から新たにマルチメッセン

ハドロン宇宙国際研究センター

先ほどの陽子と光の相互作用ではπ中間子という野 田 浩司／岩 切 渉

図2 : 国際宇宙ステーションの日本の実験棟きぼうの曝露部に取り付けられた、
全天 X 線監視装置 MAXI（© JAXA/NASA）

ュートリノを生み出すと知られています。電荷を持つπ中間子の崩壊ではニュートリノが生まれますが、

図5 : マルチプレット信号として観測された天体の
赤 方 偏 移(距 離)の 分 布。
青 線(赤 線)は2つ(3つ）のニュートリノが発 見されたときを表す。鎖線はニュートリノとは関 係ない超 新星 爆 発 の距 離の分布を表す（30日の 観 測で、1deg 2 の範囲に観測されたときの最小距離の分布）。

マルチプレット信号を用いた
ニュートリノ放射源の探索索を行っています。また、IceCubeとMAXIのデー

国際研究基幹・ハドロン宇宙国際研究センター

マルチメッセンジャー天文学とは？

ニュートリノ天文学部門

たり蓄積されたデータを解析し、同期した信号の探高エネルギーニュートリノ

電荷のないものが崩壊するとガンマ線が生まれます。

高エネルギーニュートリノとガンマ線は一蓮托生、される事象を指します。この解析では時間幅として30

ノに、物理的な相関があると主張することは簡単なこと

すなわち、高エネルギーニュートリノを放出する天

同じ天体から観測されるのは自然な予想と言えます。

日を採用しました。効率的にマルチプレット信号を選別

ではありません。ニュートリノが非常に遠方より到来す体現象からは、同時に高エネルギーガンマ線も出て実際、大量のガンマ線を放出するガンマ線バーストするために、従来 IceCube 実験で用いられていた手法をること、方向決定精度が1°程度とあまり良くないこと、いると考えるのがシンプルな描像です。しかし、発（GRB）は、
ニュートリノの放射起源の有力な候補の改良しました。詳細は今後出版する論文に譲りますが、この二つの要因により、対応天体の候補が多くなりすぎ見された高エネルギーニュートリノ天体ではこの描一つだと信じられてきました。しかし GRB との相ニュートリノのフラックスが小さいときは、従来の手法てしまうからです。例えば、すばるのような宇宙を深く観像が必ずしも成り立っていない、とわかりつつあり

関を調べる解析が何度もなされるも、有意な兆候がに比べて最大2桁ほど検出確率を改善することができま

測できる「良い」望遠鏡で遠く（赤方偏移 *2 z=1程度）

ます。高エネルギーニュートリノを放出する天体をみつかったことはありません。極めつけは、2022

す。12年間で得たデータを解析し、マルチプレット信号までニュートリノ放射源を探索すると、1 ヶ月では

高エネルギーガンマ線でも追観測して両者の情報を年の10月に見つかった GRB です。1000年に1度の探索を行いました。

1deg2 に50以上の超新星爆発が見つかることになりま組み合わせることで、まだわかっていないニュートと言われるくらい近傍で明るいものだったのにも関

図4はこの解析で発見されたマルチプレット信号（のす。せっかくニュートリノを届けてくれた天体が観測でリノ放射の仕組みに迫り、宇宙における粒子加速現

わらず、IceCubeではニュートリノの信号を捉える一つ）の位置を示しています。残念ながら、最も有意度

きても、そのほとんどはニュートリノとは関係ない天体

象の理解を深めることができます。

ことはできませんでした。

が高かったものでも、背景事象の分布と無矛盾（p 値はですから、放射源の同定にはなりません。

一口にガンマ線といっても何桁にもわたるエネル

ニュートリノの放射起源はどこにあるのでしょう0.32）でした。しかし、背景事象と無矛盾な結果に意味

そこで満を持して登場するのが、この研究が注目したギーを意味しますが、PeV ニュートリノに対応しか？ GRB のようなレアな現象ではなく、意外と身が無いわけではありません。この事実を利用して、ニュー

マルチプレットです。ニュートリノに関して明るい（=たガンマ線は TeV 程度になり、これは地上大気チェ

近なところにあるかもしれません。例えば、超新星

トリノ放射源がどのくらい明るいのか、そして宇宙にど近い）天体のみがマルチプレットの信号を作ることがで

レンコフ望遠鏡の守備範囲になります。チェレンコ

爆発（GRB よりも5桁ほど頻度が大きい）はその候のくらい存在しているか、というパラメータを制限する

きますから、真のニュートリノ天体を優先的に取り出す

フ望遠鏡によるニュートリノイベントの追観測は10補の一つです。実際、SN1987A* から放出されたことができます。例えば、先に述べた星周物質をまとうことができるのです。図5の色が付いたカーブは、マル

年以上の歴史を持ち、その成果の一つが先に述べた、10 MeV 程度のニュートリノがカミオカンデで観ような超新星爆発は、普通のものよりざっくり10倍くら

チプレットとして観測される天体がどの赤方偏移にある

MAGIC 望遠鏡による TXS0506+056観測です。

測されています。このエネルギーは、星の中心からい少ないとすると、ニュートリノ放出エネルギーにしてかの分布を示しています。現状の IceCube のニュート

しかし、その後同様の成果が出ないこと、NGC1068

重力エネルギーが開放される際に、直接ニュートリ

1050 erg より小さいことが要求されることがわかりま

リノに対する感度を考慮すると、赤方偏移として z ＜の想定外の結果などを受け、観測戦略の更新が強くノが持ち去る典型的なもので、その時間のスケールした。

0.1の範囲にある天体がマルチプレット信号を届けるこ

求められます。特に、現在次世代計画のチェレンコ

は数秒から数十秒です。一方でTeV以上ともなると、

フ望遠鏡アレイ（CTA）の建設が進んでいるため、別のメカニズムを必要とします。その一つとして、今後10年以上にわたって、より高感度の追観測が安超新星爆発によって広がった星周物質が宇宙線を加定して行われると期待されます。我々は、過去の経

速し、高エネルギーニュートリノを生成するシナリ

験を生かした観測戦略更新の策定をおこなっており、オが考えられます。この加速器となる星周物質は星2024年からはその新しい戦略に従った追観測がの核よりもずっと大きな拡がりを持ち、ニュートリ

CTA の大口径望遠鏡（LST）の1号基を用いて開始ノの放出の時間のスケールは1カ月といった長さにされます。また並行して残り3台の LST 建設が佳境なります。この「ふつう」とはちょっと違った超新に入り、2026年には複数台望遠鏡による観測も始星爆発が我々の宇宙をニュートリノで満たしているまります。

のかもしれません。
図3 : チェレンコフ望遠鏡アレイ(CTA)の 大口
径望遠鏡
（LST）
1号基
(©T. Inada）

1

図4 : この解析で発見されたマルチプレット信号の 赤 道 座 標 系における位置。三つのニュートリノが検出され、マルチプ
レット信号となった。星のマーカーは, ニュートリノが観測された位置、鎖線 はその 方 向 不 定 性（1σ）
、マゼンタの星は三つのニュートリノの方向をフィットして決めたマルチプ
レット信号の方向。

とができます。この範囲は、すばるのような世界でも随一の口径をもつ望遠鏡でなくても観測が叶う距離です。
一方で、無関係の超新星爆発の分布が黒の鎖線です。両者の分布には明らかな差がありますから、赤方偏移を測定することが出来れば、ニュートリノ放射天体なのか否か決着をつけることができます。マルチプレットにはもう一つ御利益があります。複数のニュートリノからなる
マルチプレットは、方向決定精度が通常よりも向上します（およそ0.3°)。私は光学観測の感覚があまりわかりませんが、話を聞くところによると「1°の範囲の追観測は大変だよね、けど0.3°
なら頑張ってみよう」というサ

長時間ニュートリノマルチプレットの探索

新たなニュートリノアラートで放射源を探れ！
IceCube では、有意なニュートリノ信号が観測される

れくらい光学望遠鏡で眺める宇宙はいろいろな天体で満一か月スケールのニュートリノ放出を検証すると、その到来方向などの情報を「アラート」として世界ちているのです。この文章を執筆している時点ではまだために、ニュートリノの「マルチプレット」信号をに発信しています。他の望遠鏡に追観測してもらうこと

この「マルチプレットアラート」は発信していませんがムライスピリッツ（?!）が騒ぐ範疇であるようです。そIceCube は南極大陸の氷河に設置された宇宙ニュー探索することにしました。マルチプレットとはあるで、ニュートリノの放射起源の同定をめざします。しか現在実現に向けて調整を行っています。関係各者の皆様、

トリノ望遠鏡です。ニュートリノが南極の氷河と反応し時間幅、同じ方向に二つ以上のニュートリノが観測しながら、追観測によって見つかった天体とニュートリ

もう少々お待ちください（ｵﾏﾀｾｼﾃｽﾐﾏｾﾝ）。

＊1 ブレーザー銀河：活動銀河の一種で、その中心に潜むブラックホールからのジェットが地球の方向を向いていると考えられている。

＊1 SN1987A：大マゼラン雲内に発見された超新星。1987年にカミオカン
デ実験によりニュートリノの放出が初めて確認された。この検出にによって、超新星爆発のメカニズムが実証されたことで、東京大学特別栄誉教授小柴昌俊先生がノーベル賞（2002年）を受賞した。

＊2 赤方偏移：物体が観測者から遠ざかる際に、その光の波長が伸びる現象のこと。その波長の変化をΔλ/λ＝ｚで表す。
距離が遠くなると波長の伸びは大きくなるので、ｚは距離を示す指標でもある。

＊2 セイファート銀河：活動銀河の一種で、非常に明るい中心核が存在するが強いジェットを伴わない。

What's New
石原教授の

最 近 の主な論文
本センターのメンバーが発表した主要な論文です
・IceCube Collaboration: A. Ishihara, C. Hill, K. Kin, L.
Lu, M. Meier, R. Nagai, N. Shimizu, S. Yoshida, et al.;Observation of high-energy neutrinos from the Galactic
plane, Science 380, 6652, DOI:10.1126/science.
adc9818 (2023)

研究のはなし天の川銀河からのニュートリノの初観測に成功ハドロン宇宙国際研究センター / 国際高等研究基幹
教授 石原 安野

IceCube 国際共同研究チームは、2023年、世界初となる
天の川銀河から放射される高エネルギーニュートリノ観測に・IceCube Collaboration: A. Ishihara, C. Hill, K. Kin, L.
Lu, M. Meier, R. Nagai, N. Shimizu, S. Yoshida, et al.;D-Egg: a Dual PMT Optical Module for IceCube, Journalof Instrumentation 18, P04014, DOI 10.1088/17480221/18/04/P04014(2023)

成功したことを発表しました。銀河系内宇宙線の多くは高エ・IceCube Collaboration: A. Ishihara, C. Hill, K. Kin, L.
Lu, M. Meier, R. Nagai, N. Shimizu, S. Yoshida, et al.;Limits on Neutrino Emission from GRB 221009A from
MeV to PeV using the IceCube Neutrino Observatory,
The Astrophysical Journal Letters 946, L26, DOI

ンの崩壊からニュートリノやガンマ線を生成するため、これ10.3847/2041-8213/acc077 (2023)
・M. Iwamoto, Y. Matsumoto, T. Amano, S. Matsukiyo,
and M. Hoshino; Linearly Polarized Coherent Emission
from Relativistic Magnetized Ion-Electron Shocks,
Physical Review Letters, 132, 035201, DOI:10.1103/
PhysRevLett.132.035201(2024)
・T. Hanawa, A. Garufi, L. Podio, C. Codella, and D. SeguraCox; Cloudlet Capture Model for the Accretion Streamer
onto the disk of DG Tau, Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society, stae338, DOI:10.1093/mnras/
stae338(2024)
・M. H. Abdullah, G. Wilson, A. Klypin, and T. Ishiyama;
Constraining Cosmological Parameters using the Cluster
Mass-Richness Relation, The Astrophysical Journal, 955,
26,DOI: 10.3847/1538-4357/ace773(2023)
・T. Jikei, T. Amano, Y. Matsumoto; Enhanced Magnetic
Field Amplification by Ion-beam Weibel Instability
in Weakly Magnetized Astrophysical Shocks, The
Astrophysical Journal,961, 2, id.157, DOI:10.3847/15384357/ad1594(2024)
・T. Tokuue, T. Ishiyama; Optimizing the gravitational tree
algorithm for many-core processors, Monthly Notices of theRoyal Astronomical Society, 528, 1, DOI:10.1093/mnras/
stad4001(2024)

ネルギーまで加速された陽子ですが、電荷を持ちその軌道が星間磁場で曲げられる宇宙線は、到来方向観測による発生源の特定が困難です。しかし、宇宙線は、銀河系内の伝搬時に星間物質などと衝突することでパイオンを生成し、そのパイオらの二次生成粒子の観測による発生源の同定や系内宇宙線分
布の観測が期待されています。荷電パイオンの崩壊によって生成される「高エネルギーニュートリノ」は、物質を通過し銀河の深部まで死角がなく、生成機構不定性も小さい素粒子
であり、これまで得られなかった重要な情報をもたらします。
今後は、ガンマ線から得られた知見と、高エネルギーニュート
リノによってもたらされる新たな情報とを組み合わせるマル
チメッセンジャー観測で系内宇宙線の謎に迫ります。
高エネルギー宇宙ニュートリノ発生天体として二つの活動
銀河核の同定に成功している IceCube 実験ですが、銀河系からのニュートリノはこれまで観測できていませんでした。それは天の川銀河放射面の多くは IceCube 望遠鏡のエネルギー閾値が高くなる南天にあり、その上、銀河面から期待されるニュートリノのエネルギーはこれまで観測されてきた宇宙ニュートリノよりも低いからです。今回 IceCube 実験では、以前は銀河面観測には不向きと考えられていた観測チャンネルを使った新たな解析手法を開発し、1TeV から10TeV 領域の感度を大幅に向上させることで、世界初の観測を達成しました。
本研究は2022年にサバティカル休暇で千葉大学に来ていた
Drexel 大学の倉橋 Neilson 尚子准教授のグループが主導しました。詳細は IceCube Collaborationによる”Observation ofHigh-Energy Neutrinos from the Galactic Plane”, Science
380, 1338（2023）および、日本物理学会第79巻 第4号に掲載される倉橋 Neilson 尚子氏と石原による記事「最近の研究から」をご参照ください。

・M. H. Abdullah, G. Wilson, A. Klypin, T. Ishiyama;
Constraining Cosmological Parameters Using the Cluster
Mass–Richness Relation, The Astrophysical Journal, 955,
1,DOI:10.3847/1538-4357/ace773(2023)
・S. Ohashi, M. Momose, A. Kataoka, A. E Higuchi, T.
Tsukagoshi, T. Ueda, C. Codella, L. Podio, T. Hanawa, N.
Sakai; Dust Enrichment and Grain Growth in a SmoothDiskaround the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple
Bands Frequency Observations, The Astrophysical Journal,
954, 2, DOI:10.3847/1538-4357/ace9b9(2023)

光とニュートリノの観測による天の川銀河の平面分布。 Science 380, 1338（2023）
より転載。一番上が天の川銀河の光学的カラー画像 [提供: A. Mellinger]で二番目が、
Fermi Large Area Telescope（Fermi-LAT）
ガンマ線の12年間データによる積分流量。
三番目と四番目はモデルによる予測分布で、一番下の図がIceCube実験によるニュートリノ観測の有意度地図。

Information「マルチメッセンジャー宇宙物理学 :01 学術変革（A）
静的な宇宙から躍動する宇宙へ」が発足しました。
この号でフィーチャーされているマルチメッセンジャー宇宙物理学研究を加速的に発展させる文科省科研費・学術変革（A）の提案が採択され 、2023年度より発足しました。ニュートリノ・重力波・可視近赤外・X 線・ガンマ線の観測チームから構成される計画研究 A 班と、検出器技術開発を行う B 班、理論研究を進める C 班が、互いに協力しあって学際的研究を推進します。研究者コミュニティや分野の違いを乗り越え、新たな分野のパイオニアとなる研究成果を出すことを目指します。このために、各計画研究班に研究費を支給するだけでなく、サマースクールや初心者向けのワークショップの開催をとおして、幅広い宇宙観測研究手法に精通することを重最近の IceCube
いよいよIceCubeのアップグレー
ドに向けた準備が、アムンゼンス
コット南極点基地で始まりました。
コロナの影響で３年もの間、人の出入りが厳しく制限されていた
南極点基地では検出器のメンテ
ナンス等、最低限の研究活動のみが許されてきました。 しかし、今シーズンは穴掘りのエキスパー
トたちが南極点に到着し、2025年に始まるIceCubeアップグレー
ドに向けた準備を開始しました。

視しています。詳しくはホームページ https://multimessenger.jp/ をご覧ください。
領域代表（ ハドロン宇宙国際研究センター長 ） 吉田滋

キックオフ
シンポジウムの様子

アイスキューブ実験のエンジニア達© Kurt Studt, IceCube/NSF

2011年にIceCubeの建設が終了して以来、13年ぶりの建設準備です。長い冬眠からたたき起こされたドリルや発電機など、13年ぶりに取り出された機材で必要となる部品交換やメンテナン
スなどが行われています。

©Katsuaki Asano, ICRR

MEMBERS!
02 NEW
新しい仲 間が加 わりました！
小林志鳳 Yukiho
Kobayashi

氷河の表面付近に穴をあけるために使われるにんじん型のドリルヘッドとこのドリルヘッドであけた40m の穴。
© Kurt Studt, IceCube/NSF

井上 進 Susumu
Inoue2023 年 11 月に特任研究員として着任しました。幼い頃から宇宙のダイナミックさに魅了され、現在は宇宙の高エネルギー現象に興味を持って研究をしています。前
職までは地上の大気チェレンコフ
望遠鏡を用いて、高エネルギー天体のガンマ線観測に取り組んできました。特にCTA大口径望遠鏡初号機の検出器較正に貢献し、博士論文では新星と呼ばれる連星系の爆発現象の観測データを解析して、そのガンマ線放射の仕組みを議論しました。この度ICEHAPに迎えていただ
き、次はどんな面白い天体を研究できるだろうかとわく
わくしています。今はIceCube Upgradeを用いて超新星爆発のような突発天体からのニュートリノを探索することを目指しており、そのための検出器応答シミュレー
ションやデータ解析手法の改善に取り組んでいます。皆様と一緒に研究できるのがとても楽しみです。どうぞよ
ろしくお願いします。

2023 年 11 月より、特任研究員
としてお世話になっています。専門は理論宇宙物理学ですが、観測にも頻繁に携わっており、特に宇宙線・ガンマ線・ニュートリノなどが関与する高エネルギー宇宙現象、およびそれらと銀河・銀河団など宇宙大規模構造との相互関係に興味があります。2018年には、ブレーザー
TXS0506+056のマルチメッセンジャー（MM）観測において、ガンマ線観測と理論解釈で貢献し、ICEHAPの皆さんとともに文科省での合同記者発表にも参加させて頂きました。最近はNGC1068などのセイファート活動銀河核からのMM放射や、天の川銀河における宇宙線起源の大域的なMM放射の理論研究を進めています。今後は、超新星や潮汐破壊現象などの突発天体についても、理論・観測双方で貢献したいと考えているので、皆さんと楽しく
議論・共同研究できれば、と思います。どうかよろしくお願いします。

さて、いよいよ来シーズン千葉
大学で作った約300台のD-Egg
が南極点に到着する予定です。
IceCubeアップグレードでは
D-Eggを含む約700台の新しい光検出器を様々な較正装置と一緒に埋設することで、IceCube
検出器の高感度化を進めます。

最近のセンター長
ベテランのロックバンドの復活を楽しんでいると若いバンドにも行き着くyou
tube の恩恵にあずかっています。
CDも買おう。

千葉大学 ハドロン宇宙国際研究センター
International Center for Hadron Astrophysics, Chiba University

13

Apr. 2024 no.
International Center for Hadron Astrophysics

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発行：2023年3月1日／発行人：吉田 滋・石原 安野／編集：高橋 恵（ICEHAP）
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