TeV G347.3 02.2 SNR 4 ˘ˇˆ˙G347.3 0.5 ˝˛˚˜ ! "#$ %& ’()*+,-./ 0˙12 $34 5 2...

Preview:

Citation preview

TeV �������� G347.3�0.5 �� ����������

� � � ��������������������� 464�8602 �����������e-mail: mori@a.phys.nagoya-u.ac.jp

����� (SNR) �� ��� �������� 1015 eV������������ �!���"#$%&'()�*+,-.��/01 2�3�"� ()�456 SNR�7��$%8.���9:�9*��;<�� &=/(>?#@A�BC.�?/DC1 EC �FGHIJ 5K��L�C�M 5NOP�Q�� R49-S 1 kpc �TU�)V� TeVWXY�SNR G347.3�0.5 *Z[\LD��� 5W]�^=�_-9�D/DC1 `.-� 5W]�abc X�de�fM g*ah�i�Zj�kD� S 200R4lm� 5N6 X�7no TeVWXY��p�q�rsD���`*�� SNR* 5N�Z[\L645$%�t()�uvw�kD��/01 `�`*9-� EC �$%8.C45�x������S 1048 erg y$%z{0.1|�Z}~ *��D� 45$%�;<�7��OPc#�S��,/DC1

1. ����

1.1 ���� !��"#����� (SNR) �� �������� !

"#$%&'()*+�,-,��./� 0+�%1234567�8�9�%�5::;<=SNR�><?#;@;9��ABC)DEF6�G96))H7�� IJK)LM�;7N?O5P�<?QRE<= IJKR�� IJ-,5STU� :?VWXYZB�[)QRE� \)]��^�[_`[E<= a%b)cde��#;@;9WXYZB56�%IJK�[+b :?NfE<+� �[5V:WXYZB;Egh<?QR�iQE6jk9NfE�lm;no=lmp$%[_`[5� iQqErsgh/ _?t3+u�E<= %v/� `w56�%IJK�cdxy��� z�5{|}$ /;8%~� IJK5����/ 6\$+ �iQq}�%6)9)q�Nqm;no= �q}IJK

+� :?QR5�?%~��� lRE��?�8�,��9��5�:?)E<+� \)y�������9���9� /;:�Roi��<?QR+EG;no= \)%~� Q$})IJK+iQEgh#$ :?q+� IJK)��+��#$ ��)�G9Ov�%)E<=\/ � IJK)gh�F6�G9��5/ :?�+ SNRvR:N$ :;<= Q)���s 1950��q}� Iosif Shklovsky _����}��� � #$ :;/%= cd¡IJK)¢WXYZB5£¤<?%~�u�9WXYZB5¥¦<?QR+jk9�§¨�� cde¡E��������? SNR/qlm;no= \$�� SNR)&'(�R 6©�)�:ghªE6lm;<= \)«¬­�&'(�)xy�®¯S°#$%�[+±²6®¯�?,�IJKR/ ³�9VWXYZB5´µ<?R:86)E1)� Q$9}cdIJK)WXYZB¶·¸¹Y68;s��EG?)E<=

º 97» º 5¼ 287

1.2 ����� TeV��� SNR

���������������� �������������� ����������� ���� !��"#�$ �%&'()�* X�*����+,��� -���.��&/01��2345�6� 7/86�9��:�����;#��;#������<,� �;�=>&�� SNR ?SN1006@ �����:��A,��� X��BC��2)� ���D-E&>�-6��F��<��� =G>&� SN1006���;DH TeV IJKLMNOPQ(R8PS '()�TBC��� SNR��;��U��V�-6��GW��<��3)� ���� ���X���V��;�DH6,�'()��� <Y� SNR��TBC��&><5Z���� �;��;[\����]��^_� �;��`&a�*b;6 cd!�[�Me8f0"g�h6Z�V\<5Z� =<\��;6#i[������&>&T.�j$#�a��C��_>�,� ������;�'()���+,���� 10klP� %,�&]6m'�[�no(p;)�L*q�%#W�r#\<5Z� +sr� SNRt\� ?,@ 6#�u-./v�#>w\� 4�4�������:����-6���<5Z����xy� z0{PK|}�~0�����

N(��b1�� CANGAROO�� ��� �?G347.3�0.5@ ����&�;DH6�s���'()��BC�<��4)� -��2�#�������3=4��56�V\<����=��'()�.����7<��8�4��#>-6�3=9�:��`�6�\�T��;DHY6,�6� :-��p�;�[�#;>&]�<��&>�=>�V�-6�,� -���=>&��CANGAROO1���?@�As&_�<5Z� -56���,���xTBC�#DE�� SNRD��u-.�;'{�<�,���������.��&�F,�-6�,�

2. G347.3�0.5 CO��� �

2.1 ������ ����������:-������ GH�|K{�(n�{�I�0J���K��2� ?#Z&Z@ ��1���!>& G347.3�0.5D��.��<��� ?#Z&Z@ �[E&���LM�; (CO)

��+,��NO����.�,�-6�� ;_P�>�;��Q�R�-6���<,� <�� �;�6.�� S�.��� �7<��8TTU,�-6���<,� ��.���?#Z&Z@ �[���V�vW ¡¢�£6�&¤4�<��� -¡¢�� ��V��%D��X 240. I180.�� 60.S� �¥D��X10.�� 20.Y¦� 2§8�¨©|lª�.���T�� U���,`&.��«Z��[¡ 100\]¬:.�/01�^&><, I5)

h�� PASJ Vol. 53, No. 6, 2001S�

_ 1 X�­� ROSAT�[���� � G347.3�0.5 X�®.�Q I©No{¯08° ROSAT

}0�o±/01²0{S 6� #Z&Z1���[� CO (J³1�0) �;��®.�Q I�(P}S )l´�^µ�T� CO�Q�:�¶�.�]�=>&{·OP8�¸��.¹11 km s¹1��¹3 km s¹1<�`��&^���T�� -�� SNR6X� cd!�&>��.��� %,�� xa�(P}N²8� �(P}pº�»� 4 K km s¹1 .

�¼@ 2004b 5¼288

2.2 ���� SNR���������� ���� ������

�4������� � G347.3�0.5���� !"#$� �%&'()*+,-./�0�12�$�3 4 5� 2������5678/9 :;<�= �$�3 �>?� G347.3�0.5��%&@AB$! C�D@EFG�*7�$�3 SNRH@7 �� 1/�� I/�J�K5"CD� �%&LM)*�0�� NO347.3

/� PO0.5/Q7@RS!T7U6V*WX�YZ! �[�\ 1�3�WX@�ROSAT6)

] ASCA7)*^ X_`a�6Z!bFc�SNR X_d�ef6V�gh$! �[3 ��� 67ij*WX �k��I/�J�K� 5"!Y� X_D CO+,�0�lm�� no�p[�D@qG7�$�3 COr_s/t�uvw�� XMM-Newton`a�6Z!bFc�d8)�TSC X_t�uDxy$! �[ �\2�3 \ 1�� z_./�$!{11 km s{1GF{3

km s{1|e�%}��0�p$�Y5[3�./�x~)*�����K9)���$!��GF�����[CD� 0.5 kpc GF 1.6

kpc �n�$�[3 COr_s/�05"�CU�� X_s/� ������ !� SNRX_dQ7�ef6V�gh$! �[3 \ 2

\ 2 \ 1D�� CO��s/����'\�� X

_`a XMM-Newton�6Z!bFc� X_s/�0 �����J�K�8) ����Y3CO������K ��_� �\ 1���3�%&�t�uvw�\�� A, B, C, D

5p$!�C3 ��� CANGAROO�6CTeV}��_n )s/�0�¡_����5p$!�C3 TeV}��_�����¢£�¤¥�0GF¦�$�Y5� TeV

}��_§¨������K� ����,©�ªc«c 55¬, 7¬3

\ 3 �­\� SNR�AB[C�%}�V�9./®�� ���¯°��®� ������ � XMM-Newton�6C X_d �����J�K� ����Y3 COs/�0�ªc«c;<±�� !�²u�K�z_./{14 km s{1GF {11 km s{1�5��$!bFc�Y5� ������K�³GF 2, 4, 6, 8, 11, 15, 20, 25,

30, 35 K km s{1. �´\� 9./®�@�¤�µFcCt�u CA¶ �NO347.05/� PO{0.40/� �·�²u�K�¸¹$�Y3

º 97» º 5¼ 289

�� � 1��� CO���� XMM�� X�� � � CANGAROO� TeV��������������� X���������������� �!"#�� A$D�%&� CO�!"#�'(&)�*�+ ,-�� TeV������� CO���!"#�'� .D/ �01�2345'(&)�*�+ 6� 47�8�� 9:� 0 km s;1 -;11 km s;1��<�:�=�> ����� ?-@*&�+ 6@-A��CO!"#��B) X!"#��C � *��D@-��E&)FG�H��46��� �IJ� SNR�KL�K&)D��� -�� X

� M,@)�H6��N�&)�H�OP-@*�+ 6@�Q� CO� X��8��I��<� SNR��?-@H6��RS*�10)+ � 3

�� 9:� ;14 km s;1 - ;11 km s;1 ��T��I�U���%&�����+ 6��T��� CO!"# C��C�VWX��I�U�:�� 4$5 km s;1>5YZ[&)�H�I�?-@*&�+ � 3�!"# C��C� COU\#[]���)� ^�%&����:��YZ[&)

�H_���+ 6�:�YZ[�� `7��� 20

km s;1�a&)�*�+ 6@�Q��b� COcdeZfg]��� IC44311)hW2812)��i�<� SNR��?-@� SNR�j��IJ�klm���- 7no�p7,@)�*�+ 66�q:,@��I�U�r���� 1,000s�t� km ;1u��?v�-@� � 1��P-@H��� -wx&�y�'(&*�+

3. � �

3.1 �����z{�|&��I�U�}�~��� ��7N

��RS*�+ *�� SNR����?�&��+6@*��� �}X��7����� 6 kpc����RH��4�����&�13)+ & &� 7�)���"�� SNR���Xk��RH�IJ�42�q:,@)�7�_����:��;6

km s;1��H�� �X���� 1 kpc�7S*� �� 4������+ � 4����� ��� 1 kpc���� 6 kpc���D@�@���)� ������01�9:�����!�X�%&����

� 4 ���� ����� -?�!��+ ��{���]� H��"�0114)� ¡�s�%&)RH+ ¢#£���{���C+ G347.3�0.5� 1 kpc�RH���01� 6 kpc�RH���01� s��01� D@�@���)� ��¤�'��{�&)�H�¥}&����{�:��D@�¦§¨ -?����9�C_��©#£�%&)RH+ ���ª��ª��i��ª«�©�¬��%&� D���s��01�$�­�� G347.3�0.5���� 1 kpc�&����01�£�� D@�@%�+���� G347.3�0.5��C ��®¯347.3�� ��� s� -����9:����+ RH9:��°&)����±$��² �³����´���� ����� z{���� SNR�´��� (10$15 kpc) �RHµ%¶�&±�·��¸� 66��³������¹º�%&)RH+

»'¼( 2004) 5¼290

����������� � 1�� ����

6 kpc ������� SNR�������������������� !�� �� 1

kpc��� SNR���"�#!$�%�� "�&�'� 1000��(�)�*+,#!���#� -���.���/� �" �0�1��2�3�4#�5��� 393���/���15)�6� !�� !� SNR��7���89,#��:��:��;<� =X��>�13)&,?@ �A�B �CDEF�� =�/��G�&,� H�B �:�� AI4����&,G347.3�0.5"��J�KL!"�#7�!!$$% �5� =M&$%LB *+,#!�� N'� 6 kpc 5�%���" OPQRS 1.2 m

(TU���VW)X* 30)Y� COZ��16)

�A� [90 km s[1 +\�]�)^_�+,��7�`%4#��$�� ab�cd"e#-f� g���A�$�� ab� COZ��A [90 km s[1 $.h)^_�f/ ! �� �i�i�)X*$j����"VW)0�1k�2��5�9 +, �5�5l*3�m5*+,#!�� !� no 347.3"�4p$5q� A�W�:�67"�I45�&,

X��rs���7�A�����`%4#�5! �13)� f&� ��4p�"�� 3 kpc

�t���uEv GS347.3w0.0�215) �] e#��7�x84#�*+,#��W�:�y�5z�] !�� "5+ �i�i� CO

Z�� Parkes� HIZ��17)" {�!" 6

km s[1 +\�9:|\;)^}t~^}t��$A X��rs�<-�����)�67"�=����� �5!��3.2 �������

2.2$������ ���">� X�)0�VW���?&, G347.3�0.5��� 1 kpc �)^_�+, �5�l*3�m5*+! �� � 2$� ���� CANGAROO� TeV

}Q��)0" CO���F D��@�����? �5!�� }Q����""��"�A&, 0.5"A�##�B���y !�� �#!$�}Q���KLZ��" e#�A�$"��Cy��7�D�&,��5�l*3�� �5!�� ���&,���" SNR�uEv��5�E84#��F����F D4p�)^_1��G � TeV}Q���H� �5��$"�5&5��<�I��5!�� CJK�t�F�vZ����� L TeV���v��D��j,#��� �"a��¡ ¢£JMN$¤!4#�m��v��:^����C�W^O¥��7�<-4#�5!�4)� A ��}Q��XPcd�Q �#� )^_SNR�1��G��7�:^¤!�¦��5���I§4#�$ ��� 4,� ���<�Q 5�� �F�:^�¤!" SNR���¨X���F =no©347.3" nª©0.0"B +\�<,#�D�$¦�7�5���� !��A e�$��#� )^_�)0�«¬������A7VW����7�}Q��H��>�4#�"­�&,$�� �� TeV}Q���>�Z��"!�KLR®$] ���<�QS�T��"� :�m5Z���UV$��

� 1 G347.3�0.5����

������ ��¯1 kpc ��¯6 kpc

W° ±30)Y² (pc) 8.7 52

�.�3� �� 393� �

�� =�B 1600� ³10000�

´µR® M&$% XY$%

¶Z7" (cm[3) 0.01 ·0.003

¢£J!" (km[1) 5,500 3,200

¤![^����v��(erg)

©1048 ©1050

�.�3�"15)��7�\¸4#�A�� �� 6 kpc�������¶Z7" ¢£J!" ¢£J¹"���%��º5�" �� 20000���� ��

] 97» ] 5¼ 291

��� EGRET�������� SNR �� ����348.0�� ����0.1�� ���������� 3 EG J1714�385718) �� �� �90

km s�1 !�"#$ �%&'�($)�*SNR�+,��(-(.$-/0)1 CO

234 D �5 !� 0.2�6� �"#�789�� 3 pc��:� ; <�=>?)!$� 200�<�-/0)1 ��� . �"# @AB&CDE�"�F���(!$G�)!$� H����" �I JKLM3�� NO PQR4)=�(�� 1048 erg $S���0)1

(E/1048)(Mcloud/200)(l/3)�3(d/l)�5T1.35

..:� E ��U� erg� �H����" JKLM3� Mcloud ��U��<�� �;�F$�VW���(!�"# <�� l ��U� pc� ��"# 789� d ��U� kpc� �X�=���Y/� Z8�["�\!E�" ]^�=�_!�R:)1 . 1048 erg$(`JKLM3$� �a���������! JKLM3�� 1051 erg� bF� E�" H�c���0.1d$S���0��1 �A�� .�� SNR�%)!�"# �� �234 D @ e� I(�fg��: /� SNRh�: H�c�:� /0ij13.3 SNR�����

X��� kASCAl m kChandral19) ��n���� G347.3�0.5 o X�pq4rL�� stuh-� !�v!� :��1 �"#!$"!�v %w!&#:. pq4rL=x')!�g�� 5,000 km s�1Ny$(`z(){-|}*��=+,$�0)1 .��0�� SNR&-A~./01� !$(`��� n2$�3��(0)1 G347.3�0.5 |}*��&){(&.$���_F�!.$�� �4�� 5�&��6�� 8��4�3&s$j���=�B�(-($(`.$:)1 I0/G347.3�0.5�� Y;F���bF;. ��6

5� (�0.01 cm�3) -�7 �:�a���&�.��]0���( SNR: !$�_F�0)1 65� �7�� �8b����9 �&��.���a������^���� :��`1 ;��� 5�&6(�g��i���)!|}*&�/ :(�"#|;��(!$(` &� �� G347.3�0.5 ��:�-(b$<=:{! :)1.�� SN1006 ��$"�!:)1 SN1006

� TeV����&�����(!�( SNR:)&� ; pq4rL� G347.3�0.5 ��$�(� ¡�¢r�£>:x'���(0)1  ¡�¢r�£>$�� ¤JKLM3$"& 2.7 K E?¥�v ¦"$|;�� JKLM3 6(�@ !¦"=���� A§0:B{y¨!©� .$:)1 SN1006 ��� SNR �4�"�p&h�C��-(�g� �����v©�$���Z8�["�\/� ¡�¢r�£> �&��$�F�( :)1 I0/� �"# C� DE&FI SNRYB!�����v �(=]ª�i�(! :�-(b$�_F�0)1

���

k-j�jl $*G«¬=�(�HF��a�( CO�"­� n�®¯bF� G347.3�0.5�°0:�_F��(�«X� �"#$��(� /�(X� �1 kpc��� !�"#$±��VW���(!.$&I'�0��1 . X��J)!�"# �KY(�� CO 234&TeV���� �K$�3��Y/� .��������g�E�" H�c�=n�!S�)!.$&:{0��1k-j�jl ��.�0:HF���²L³§ CO73´8 µ3��� �(¶MN�y¨F�!O� ������ GLAST-�������!: ·`�0¸0-¤JKLM3����� ¹ºY(�� ��±P-Q»-

RS¼T 2004U 5¼292

������ �� �� � HI, X� ��������������������� �!"#$%���� �&�� �'��()*+�,��-./01� X����234 5�6787�9:�;<8=>?@�AB��C%DE�FG�HI���JK�?�1�AB/�I��L HI�!"/MNO$%����PQ4 �RSHTHTU�TVWX�YZ[�\]OB�^_�`20)? a`bc��dIeL������ PQfg�h�' YZ\] DEXTVWi��jkl\] mnop#q rstu#q �RSHT�vw x\] vyz{#q H|�#q }~#q ����`^_����� ��% CANGAROO��� ?��������DE�VWi��P���\] #O�i�VW��� <>�HTU�����#������� ���?���I���� ���������� �� �q%q�������h�' ����� ?�%��#C��� ¡�;�¢£�a`¤�� <>����� A�¥?¦'%§�¨�©ª��� �q%q���4�RSHTB;�)+�«¬�­®�¯°�%��#$ A�VW4`±XT²���XTVW³´ ��µ±?¶·%0¸$����

� � � �

1) Fermi E., 1949, Phys. Rev. 75, 1169

2) Koyama K., et al., 1995, Nature 378, 255

3) Tanimori Y., et al., 2001, in Proc. 27th int. Cosmic Ray

Conf. (Hamburg) Vol. 6, ed. Simon M., Lorentz E.,

Pahl M. (Copernics E. V., Katlenverg-Lindau, Ger-

many), 2465

4) Enomoto R., et al., 2002, Nature 416, 823

5) Matsunaga K., et al. 2001, PASJ 53, 1003

6) Pfe#ermann E., Aschenbach B., 1996, in MPE report

263, Roentgen from the Universe, ed. Zimmermann H.

H., Trumper J., Yorke H. (Max-Plank-Institut fuer

Extraterrestrische physik, Garching), 267

7) Koyama K., et al., 1997, PASJ 49, L7

8) Hiraga J., et al., 2004, submitted

9) Brand J., Blitz L., 1993, A&A 275, 67

10) Moriguchi Y., Yamaguchi N., Onishi T., Mizuno A.,

Fukui Y., 2001, PASJ 53, 1025

11) White G. J., Rainey R., Hayashi S. S., Kaifu N, 1987,

A&A 173, 337

12) Arikawa Y., Tatematsu K., Sekimoto Y., Takahashi T.,

1999, PASJ 51, 7

13) Slane P., et al., 1999, ApJ 525, 357

14) Russeil D., 2003, A&A 397, 133

15) Wang Z.-R., Qu Q.-Y., Chen Y., 1997, A&A 318, L59

16) Bronfman L., Alvarez H., Cohen R. S., Thaddeus P.,

1989, ApJS 71, 481

17) Cleary M. N., Heiles C., Haslam C. G., 1979, A&AS 36,

95

18) Hartman R. C., et al., 1999, ApJS 123, 79

19) Uchiyama Y., Aharonian F. A., Takahashi T., 2003,

A&A 400, 567

20) Fukui Y., et al., 2003, PASJ 55, 61

Molecular Gas Interacting with the TeV

Gamma-Ray SNR G347.3�0.5

Yoshiaki MORIGUCHI

Department of Physics and Astrophysics, Nagoya

University, Chikusa-ku, Nagoya 464�8602, Japan

Abstract : Supernova remnants (SNR) are

believed to be major sites of acceleration of

Galactic cosmic-rays whose energy is ¹1015 erg.

In particular, it has been a big issue whether

supernova remnants emitting TeV-gamma rays

are sites of proton acceleration or not. We

present new CO observations of molecular gas at

1 kpc distance interacting with the TeV

gamma-ray SNR G347.3�0.5. Dense molecular

gas toward the TeV-gamma SNR is a good

predictor to verify the existence of cosmic-ray

protons. One of the molecular clumps of ¹200

solar mass coincides with the gamma-ray peak,

providing strong evidence for proton

acceleration. We have estimated the total energy

of accelerated protons to be about 1048 erg,

which corresponds to an acceleration e$ciency of

about 0.001, posing an observational constraint

on the proton acceleration.

º 97» º 5¼ 293