21 世紀 COE 出張報告会　

21 世紀 COE 出張報告会　

宇宙物理学教室 D1

成本 拓朗

THE MULTI-MESSENGER APPROACH TO THE MULTI-MESSENGER APPROACH TO UNIDENTIFIED GAMMA-RAY SOURCESUNIDENTIFIED 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

THE MULTI-MESSENGER APPROACH TO THE MULTI-MESSENGER APPROACH TO UNIDENTIFIED GAMMA-RAY SOURCESUNIDENTIFIED 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

Gamma-Ray Luminosity Function of Blazars and tGamma-Ray Luminosity Function of Blazars and the Cosmic Gamma-Ray Background: Evidence fohe Cosmic Gamma-Ray Background: Evidence fo

r the Luminosity-Dependent Density Evolutionr 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

発表タイトル

EGRET (Energetic Gamma Ray EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope)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

ブレーザーブレーザー• 活動銀河中心核 (AGN)

のジェットを正面から見た天体

Blazar

Synchrotron Inverse Compton

Kataoka et al. (1999)

宇宙ガンマ線背景放射 宇宙ガンマ線背景放射 ((EGRBEGRB))

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)

Strong et al. (2004)EGRET

EGRET

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

起源が分かっていない !!

エネルギー

フラ

ック

ス

起源の候補

Strong et al. (2004)

ブレーザーのガンマ線光度関数と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

Pure Luminosity EvolutionPure Luminosity Evolution

形を変えずに左右に動く

光度

個数

密度

Croom et al. (2004)

AGN AGN の光度関数の宇宙論的進化の光度関数の宇宙論的進化

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)

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

Ueda et al. (2003)

Redshift

Nu

mb

er

den

sit

y luminosity 小

luminosity 大

Luminosity-Dependent Luminosity-Dependent Density EvolutionDensity Evolution

形を変えながら進化する

光度

個数

密度

Ueda et al. (2003)

今回の研究で行ったこと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

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

PLE ModelPLE 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

1

p 1

ガンマ線光度関数 電波光度関数

LDDE ModelLDDE 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

normalization factor « 1

1

q 1

X-ray luminosity of normal AGNs (not blazars)

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

1

p 1

Constraints from Likelihood Constraints from Likelihood AnalysisAnalysis

PLE model

Constraints from Likelihood Constraints from Likelihood AnalysisAnalysis

LDDE model

faint-end slope of the AGN XLF

EGRET EGRET によって検出された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ブレーザーの赤方偏移分布と光度分布

KS probability ( 赤方偏移分布 )

LDDE model : 67.8%PLE model : 3.1%

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

Blazar Contribution to the EGRB (LDDE Blazar Contribution to the EGRB (LDDE Model)Model)

faint-end slope of the AGN XLF

GLAST GLAST で期待されるブレーザーの検で期待されるブレーザーの検出数出数

GLAST で検出可能なブレーザーの数~ 3000 : LDDE model~ 5250 : PLE model~ 10000 : 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

宇宙ガンマ線背景放射に対する宇宙ガンマ線背景放射に対するGLAST Blazars GLAST Blazars の寄与の寄与

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)

太線 : best-fit model

細線 : EGRB を100% 説明可能な model

2 つの peak を持つ

GLAST GLAST で検出されるブレーザーので検出されるブレーザーの赤方偏移分布と光度分布赤方偏移分布と光度分布

発表の成果発表の成果

• 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 !!