様式８

令和 4 年度（2022） 共同利用研究・研究成果報告書
研究課題名

和文：MAGIC 望遠鏡を用いた高エネルギーガンマ線天体の研究

英文：Study of High Energy Gamma-ray Objects with the MAGIC telescopes
研究代表者

窪秀利（東京大学宇宙線研究所）

参加研究者

岩﨑啓、岡知彦、寺内健太(京都大学理学研究科)、郡和範(高エネルギー加速器研究機構素粒子原子核研究所)、山本常夏（甲南大学理工学部）、野田浩司(千葉大学ハドロン宇宙国際研究センター)、阿部和希、櫛田淳子、西嶋恭司(東海大学理学部)、浅野勝晃、阿部正太郎、稲田知大、井上進、井上芳幸、大谷恵生、金森翔太郎、小林志鳳、齋藤隆之、櫻井駿介、武石隆治、手嶋政廣、廣島渚、Joshua Ryo Baxter、
Giovanni Ceribella、Daniela Hadasch、Moritz Hütten、Daniel Mazin、Julian Sitarek、Marcel Strzys、Ievgen Vovk(東京大学宇宙線研究所）、 奥村曉、高橋光成、田島宏康(名古屋大学宇宙地球環境研究所)、今澤遼、須田祐介、深沢泰司(広島大学先進理工系科学研究科)、坂本貫太、中森健之(山形大学理学部)、野崎誠也、David Paneque(Max-PlanckInstitute for Physics）、Oscar Blanch (IFAE)、Adrian Biland(ETH Zürich)、他 MAGIC
collaboration
研究成果概要MAGIC collaborationによって、2022年度に査読付論文 8編を発表した(次頁にリスト)。
内訳は、活動銀河核 3編, 超新星残骸 2、連星系 2、暗黒物質探索 1である。以下、本研究参加者による貢献の中から一部を紹介する。
(1) 天の川銀河中心領域を、MAGICで、2013年から2020年までの223 時間観測し、暗黒物質質量 0.9-100 TeVの暗黒物質対消滅断面積の上限値を求め、20 TeV以上に対して従来に比べ約2倍強い制限を与えた[2; PRL誌掲載]。
(2) 平均14.7年で爆発を繰り返す再帰新星RS Ophが2021年8月に爆発を起こし、MAGICで追観測した結果、60-250 GeVのγ線を検出した。H.E.S.S.望遠鏡による検出とともに、超高エネルギー領域で再帰新星が検出された最初の観測となった。Fermi-LATとMAGICで観測されたスペクトルは、新星の衝撃波で加速された電子よりも陽子によるγ線放射の方がよく説明でき、新星から10 pcスケールの領域で、宇宙線密度を増加させうることが分かった[8; Nature Astronomy誌掲載]。
(3) PeVatron候補天体である超新星残骸 G106.3+2.7を観測し、γ線放射領域がエネルギーで異なり、1 TeV付近の放射領域は、パルサー星雲に近いが、10 TeV付近の放射領域は、Tibet ASγやLHAASOなどで検出されたサブPeVの放射領域と一致し、陽子起源が示唆された[1; A&A誌掲載]。
MAGIC collaborationによる査読付論文(2022年度)★印：本研究参加者が責任著者の論文。
[1] ★“MAGIC observations provide compelling evidence of hadronic multi-TeV emission from the putative PeVatron SNR G106.3+2.7”, Astronomy & Astrophysics, 67
1, id.A12 (2023).
[2] ★“Search for Gamma-ray Spectral Lines from Dark Matter Annihilation up
to 100 TeV towards the Galactic Center with MAGIC”, Physical Review Letters, 130, id.061002 (2023).
[3] ★“A lower bound on intergalactic magnetic fields from time variabilityof 1ES 0229+200 from MAGIC and Fermi/LAT observations”, Astronomy & Astrophysics, 670, id.A145 (2023).
[4] “Long-term multi-wavelength study of 1ES 0647+250”, Astronomy & Astrophys
ics, 670, id.A49 (2023).
[5] ★“Study of the GeV to TeV morphology of the γ Cygni SNR (G 78.2+2.1) with M
AGIC and Fermi-LAT. Evidence for cosmic ray escape”, Astronomy & Astrophysics, 670, id.A8 (2023).
[6] “Gamma-ray observations of MAXI J1820+070 during the 2018 outburst”, Mo
nthly Notices of the Royal Astronomical Society, 517, 4736 (2022).
[7] “Multiwavelength Observations of the Blazar VER J0521+211 during an Elev
ated TeV Gamma-Ray State”, The Astrophysical Journal, 932, id.129 (2022).
[8] ★“Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gammarays”, Nature Astronomy, 6, 689 (2022).
本研究参加者が登壇した国際会議・国内学会発表(2022年度)[9] 7 月‘7th Heidelberg International Symposium on High-Energy Gamma-Ray
Astronomy (γ-2022)’, Barcelona (Spain): 稲田他 “Gamma-ray Spectral Lineemission search from Dark Matter Annihilation up to 100 TeV towards theGalactic Centre with MAGIC”.
[10] 同上: 齋藤他 “MAGIC observations of the putative PeVatron SNR G106.3+2.7
in the proximity of the Boomerang PWN”.
[11] 7 月 ICHEP 2022, Bologna (Italy): 稲田他 “Search for Gamma-ray Spectral
Line emission from Dark Matter Annihilation up to 100 TeV towards theGalactic Centre with MAGIC”.
[12] 8 月 TeV Particle Astrophysics (TeVPA) 2022, Kingston (Canada): Vovk 他 “Arobust lower bound on intergalactic magnetic fields from Fermi/LAT andMAGIC observations of 1ES 0229+200”.
[13] 同上: Strzys 他 “MAGIC observations of the putative PeVatron SNR G106.3+2.7
in the proximity of the Boomerang PWN”.
[14] 9 月 日本物理学会：Hadasch 他 “MAGIC report 83: Highlights of Galactic
observations with the MAGIC telescopes”.
[15] 同上: Huetten 他 “MAGIC report 84: Search for gamma-ray spectral lines
from Dark Matter annihilation up to 100 TeV in the Galactic Centre regionwith MAGIC”.
[16] 10 月 Tenth International Fermi Symposium, Johannesburg (South Africa):
Hadasch 他 “Observation of the gamma-ray binary HESS J0632+057 with theH.E.S.S., MAGIC, and VERITAS telescopes”.
[17] 11 月 Kashiwa Dark Matter symposium 2022, Kashiwa: 稲田他 “Gamma-ray
Spectral Line emission search from Dark Matter Annihilation up to 100 TeV
towards the Galactic Centre with MAGIC”.
[18] 3 月 日本天文学会：今澤他 “ブレーザーBL Lacertae が 2020 年に生じたフレアの MAGIC 望遠鏡による観測”.
整理番号E16