史上最も明るいガンマ線バーストをチェレンコフ望遠鏡で検出~粒子ジェットの構造に新たな知見~

2025-07-29 京都大学

Cherenkov Telescope Array Observatoryの国際共同研究チーム(東京大学・千葉大学・基礎物理学研究所ほか)は、2022年10月にスペイン・ラパルマ島のLST‑1望遠鏡を用いて、観測史上最も明るいガンマ線バースト「GRB 221009A」からの高エネルギーガンマ線放射を世界で唯一検出しました。これはチェレンコフ望遠鏡によるGRB観測では初検出(2019年以来5例目)となります。解析の結果、このGRBは多層構造をもつ粒子ジェットを形成しており、高エネルギー粒子加速の仕組みやGRBの発生メカニズムに関する理解を深化させる重要な成果となりました。成果は2025年7月23日に『Astrophysical Journal Letters』に掲載されました。記事には、ブラックホールを中心に超高速ジェットが噴き出す想像図も添えられています。

史上最も明るいガンマ線バーストをチェレンコフ望遠鏡で検出~粒子ジェットの構造に新たな知見~
ガンマ線バーストの想像図:中心のエンジンであるブラックホールから超高速の粒子流「ジェット」が吹き出ている様子。(Credit:東京大学宇宙線研究所/若林菜穂)

<関連情報>

GRB 221009A:CTAOのLST-1による観測と長ガンマ線バーストにおける構造化ジェットへの示唆 GRB 221009A: Observations with LST-1 of CTAO and Implications for Structured Jets in Long Gamma-Ray Bursts

K. Abe, S. Abe, A. Abhishek, F. Acero, A. Aguasca-Cabot, I. Agudo, C. Alispach, D. Ambrosino, F. Ambrosino, L. A. Antonelli,…
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2025 July 23
DOI:10.3847/2041-8213/ade4cf

Abstract

GRB 221009A is the brightest gamma-ray burst (GRB) observed to date. Extensive observations of its afterglow emission across the electromagnetic spectrum were performed, providing the first strong evidence of a jet with a nontrivial angular structure in a long GRB. We carried out an extensive observation campaign in very-high-energy (VHE) gamma rays with the first Large-Sized Telescope of the future Cherenkov Telescope Array Observatory starting on 2022 October 10, about 1 day after the burst. A dedicated analysis of the GRB 221009A data is performed to account for the different moonlight conditions under which data were recorded. We find an excess of gamma-like events with a statistical significance of 4.1σ during the observations taken 1.33 days after the burst, followed by background-compatible results for the later days. The results are compared with various models of afterglows from structured jets that are consistent with the published multiwavelength data but entail significant quantitative and qualitative differences in the VHE emission after 1 day. We disfavor models that imply VHE flux at 1 day considerably above 10−11 erg cm−2 s−1. Our late-time VHE observations can help disentangle the degeneracy among the models and provide valuable new insight into the structure of GRB jets.

1701物理及び化学
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