世界初、天の川銀河中心の低エネルギーガンマ線放射の直接撮像に成功 ― ガンマ線天文学のギャップを埋める成果 ―

2026-10-06 北里大学

北里大学、産業技術総合研究所、京都大学、JAXAなどの研究グループは、SMILE-2+実験のデータを用い、天の川銀河中心から放射される150~600 keVの低エネルギー(sub-MeV)ガンマ線を世界で初めて直接撮像することに成功した。従来、この「MeVギャップ」領域は精密な撮像技術がなく、背景雑音の影響も大きいため、天体からの放射をモデルに依存して推定することが多かった。今回、電子飛跡型コンプトンカメラによって光学望遠鏡と同様の幾何光学的な線形画像解析を実現し、天の川銀河中心の陽電子消滅ガンマ線を高い信頼性で画像化した。観測結果は従来の測定と整合しつつ、理論予測より数倍強い放射を支持した。本成果は、未開拓だったMeV領域を「推定」から「画像観測」へ発展させ、超新星、宇宙線、陽電子消滅、暗黒物質などの研究に新たな観測手段を提供する。

世界初、天の川銀河中心の低エネルギーガンマ線放射の直接撮像に成功 ― ガンマ線天文学のギャップを埋める成果 ―
図1 代表的な従来の撮像法であるコンプトンカメラではガンマ線の方向が円環となるため、点線源の撮像も大きく広がる。(Y. Mizumura, et al., J. Instrum., 9, C05045より引用)

<関連情報>

電子追跡コンプトンカメラを用いたサブMeVガンマ線帯での銀河中心の観測 Observation of the Galactic Center in the sub-MeV gamma-ray band with an electron-tracking Compton camera

Tomonori Ikeda,Toru TanimoriAtsushi Takada, Taito Takemura, Kei Yoshikawa, Yuta Nakamura, Ken Onozaka, and Mitsuru Abe,Yoshitaka Mizumura
Physical Review D Published: 11 August, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/h89s-4p7q

Abstract

We report the direct detection of gamma-ray emission from the Galactic Center in the 150–600 keV band using the electron-tracking Compton camera (ETCC), which has a wide field of view of 3.1 sr. This represents the first application of this linear, imaging-spectroscopy method to observations of the Galactic Center. Measurements in a one-day flight over Australia yielded significant gamma-ray detection in the light curve and revealed a 7.9σ⁢ excess over the background in the image map from the Galactic Center region. These results, obtained through a simple and unambiguous analysis, demonstrate the high reliability and sensitivity of the ETCC and establish its potential for future high-precision MeV gamma-ray observations. The measured intensity and spatial distribution were tested against three emission models: a single pointlike source, a multicomponent structure, and a symmetric two-dimensional Gaussian. All three were found to be statistically consistent with the data. The positronium-related flux provided by the multicomponent model is (3.2 ±1.4) ×10−2 photons cm−2 s−1, consistent with the value reported by INTEGRAL within 1σ⁢. These results establish the potential of the ETCC for future high-precision MeV gamma-ray surveys.

1701物理及び化学
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