ガンマ線バーストで読み解く太古の宇宙（河合　誠之）

研究領域名

ガンマ線バーストで読み解く太古の宇宙

研究期間

平成19年度～平成22年度

領域代表者

河合　誠之（東京工業大学・大学院理工学研究科・教授）

領域代表者からの報告

（1）研究領域の目的及び意義

　ビッグバンによって生じた一様な「混沌」から銀河や星が初めて生まれる現場である太古の宇宙を、ガンマ線バースト（GRB）という宇宙で最も明るい光源を用いて解明するのが本研究領域の目的である。
　GRBは大質量の星がその一生の最期に起こす大爆発であり、数十秒間の爆発的なγ線と、そのあと急速に減衰するＸ線から可視光・赤外線にわたる残光を放射する。GRBはたった一個の星の爆発でありながら、その明るさゆえに遠方のものが観測可能である。初代の星は太陽の数十倍を越える大質量で生まれたと考えられており、百万年程度の短期間に燃え尽きてGRBを起こすと期待される。その後の世代の大質量星もすぐに燃え尽きてGRBを発生するのでGRBの頻度は星の形成率の指標となる。また、GRBは遠方宇宙の光源としてその周辺を照らし出す。
　GRBの本体の爆発的γ線放射は全天を圧倒する強度であるため、人工衛星に搭載したγ線検出器で容易に検出できるが、γ線の到来方向を正確に決定するのは難しい。一方、可視光の残光は正確な位置がわからなければ、近傍の恒星や銀河に紛れて見つけるのは難しいし、時間がたつと急速に減光してしまう。したがって、人工衛星側に爆発的γ線放射の検出・即時到来方向決定と地上への速報、地上では速報受信後直ちに可視光残光の追跡観測を行なう体制が必要とされる。
　本領域では、まず現在のSwiftによる位置速報を最大に活用するべく地上の観測体制と装置を整備し、研究期間内に遠方のGRBの観測と、それを解釈する理論の研究を進め、「太古の宇宙」の解読という課題に取り組む。それと並行し、Swift後のGRB観測が途切れないように人工衛星搭載用装置の開発を進める。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

　計画研究A01（X線・γ線観測）では、「すざく」など既存衛星による観測に加えて、新たに打ち上げられたFermi宇宙γ線望遠鏡による高赤方偏移かつ高ローレンツ因子を持つGRBの観測と、全天X線監視装置 MAXIの完成と運用開始という成果を得た。また、GRB位置検出器、広帯域GRB分光器、およびX線カロリメータ用冷凍機の開発・試作を進めた。
　計画研究A02（光学・近赤外観測）では、宇宙最遠方天体の記録を塗り替えた赤方偏移8.2のGRBを岡山1.88m望遠鏡で検出に成功するなど国内外望遠鏡による観測を進めた。この観測は、クェーサー、銀河を抜いて、ついにGRBが宇宙最遠部の観測データを提供したという歴史的出来事であった。並行して、「すばる」の観測装置の強化(新CCDや分光素子の導入)とGRB観測に対応した国内望遠鏡(ISAS 1.3m赤外望遠鏡、岡山91cm鏡など)の改修を進めている。
　計画研究A03（理論）は、テレビ会議を用いた論文報告会（毎週）と研究報告会（毎月）を開催して連携をとりつつ研究を進めている。宇宙初期の大質量星の形成と進化についての新しい知見や、GRBの統計に関わる理論的研究の進展などの成果が得られている。
　総括班は、各年度当初の領域メンバー会議と、年度後半に開催する公開シンポジウムを開催して、領域内外の研究交流を深めている。さらに、A03班が主催する毎週のテレビ会議には A01、 A02班員も常時参加し、領域全体が緊密に協力して、順調に研究を進めている。

審査部会における所見

Ａ－　（努力の余地がある）

　本研究領域の研究成果であるすばる望遠鏡によるGRB最高赤方偏移記録の更新や、岡山望遠鏡による全天体の赤方偏移記録の大幅な更新は評価できる。しかしながら、残りの研究期間内に十分な観測が可能であるか不安が残る。なお、予算の繰越については、有効に使用されており、問題ないものと判断される。