第 3 章 フェルミガンマ線衛星のカロリーメータ単独解析の開発 32
3.5 実データによる検証
3.5.2 Mrk421
空間分布 地球周縁の次はいよいよガンマ線天体による解析結果である。今回はブレー
ザーMrk421の解析を行った。Mrk421は硬いエネルギースペクトルを持ち、周辺に明る
い天体が無いため、最初の対象として好条件である。データは2009年から2014年9月 までの4年9ヶ月分を使用した。ここでは３つのエネルギー領域ごとに通常の解析とカロ リーメータ単独解析の各クラスの２次元空間分布を示した（図3.13、3.14、3.15）。
これだけでは分かりづらいかもしれないので、カタログによるMrk421の座標からの各 距離θの二乗のヒストグラムを図3.16に示した。0 のところにピークが確認できる。
イベント数 得られたイベント数は図3.5.2のようになった。計算には表3.5に定義した 半径を持つ円形のON/OFF領域を用いている。通常の解析法による結果と比べてみると、
56.2 - 100 GeVのCalOnly1xEGB、CalOnly2xEGBクラスがSOURCEクラスの約24%
と少ないのを除くと、モンテカルロシミュレーションから期待された水準になっている。
S/B比 一方で S/B比は通常の解析クラスと比較するとかなり小さく、通常の解析クラ スの 100分の1のオーダーしかない。
(Energy [MeV]) log10
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
[events]
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
Number of signal events
図3.11: 横軸をエネルギーとして、地球周縁の解析で得られたシグナルのイベント数を示
した。赤線がカロリーメータ単独解析のクラス、黒線が通常の解析である。
表3.5: Mrk421のON/OFF領域
Mrk421 ON領域(半径) OFF領域(半径) 通常の解析 0.0−0.5◦ 1.0−1.8◦ カロリーメータ単独解析 0.0−5.0◦ 10.0−15.0◦
(Energy [MeV]) log10
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
S/B
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB Class
P8R1_TRANSIENT_R100 P8R1_SOURCE
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
S/B ratio
図3.12: 横軸をエネルギーとして、地球周縁の解析で得られたS/B比を示した。赤線がカ
ロリーメータ単独解析のクラス、黒線が通常の解析である。
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_0_0
Entries 6495491 Mean x 166 Mean y 37.78 RMS x 5.722 RMS y 5.709
100 120 140 160 180 200 hMap0_0_0 Entries 6495491 Mean x 166 Mean y 37.78 RMS x 5.722 RMS y 5.709 CalTkrFilter
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_0_1
Entries 2145 Mean x 166.2 Mean y 37.52 RMS x 5.306 RMS y 5.351 hMap0_0_1 Entries 2145 Mean x 166.2 Mean y 37.52 RMS x 5.306 RMS y 5.351 P8R1_TRANSIENT_R100
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_0_2
Entries 380 Mean x 166.2 Mean y 37.75 RMS x 3.141 RMS y 3.485 hMap0_0_2 Entries 380 Mean x 166.2 Mean y 37.75 RMS x 3.141 RMS y 3.485 P8R1_SOURCE
56.2GeV<=Energy<100.0GeV
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_1_0
Entries 7970168 Mean x 166.1 Mean y 37.5 RMS x 5.77 RMS y 5.73
140 160 180 200 220 240 260 280 hMap0_1_0 Entries 7970168 Mean x 166.1 Mean y 37.5 RMS x 5.77 RMS y 5.73
CalOnlyFilter
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_1_1
Entries 869 Mean x 166 Mean y 38.22 RMS x 5.284 RMS y 5.147 hMap0_1_1 Entries 869 Mean x 166 Mean y 38.22 RMS x 5.284 RMS y 5.147
CalOnly_10xEGB
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_1_2
Entries 151 Mean x 166.1 Mean y 38.49 RMS x 4.268 RMS y 4.631 hMap0_1_2 Entries 151 Mean x 166.1 Mean y 38.49 RMS x 4.268 RMS y 4.631
CalOnly_2xEGB
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap0_1_3
Entries 135 Mean x 166.2 Mean y 38.83 RMS x 3.996 RMS y 4.523 hMap0_1_3 Entries 135 Mean x 166.2 Mean y 38.83 RMS x 3.996 RMS y 4.523
CalOnly_1xEGB
図 3.13: Mrk421 周辺の 56.2 - 100 GeV のガンマ線の空間分布。上段が通常の解析、下 段がカロリーメータ単独解析による結果である。左端はバックグラウンド分離前で、右の 図ほど厳しい排除になっている。灰色の楕円（天球面上では正円）は半径4◦のカロリー メータ単独解析のON領域を示す。
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_0_0
Entries 3190775 Mean x 166.1 Mean y 37.81 RMS x 5.721 RMS y 5.707
40 50 60 70 80 90 100 110 hMap1_0_0 Entries 3190775 Mean x 166.1 Mean y 37.81 RMS x 5.721 RMS y 5.707 CalTkrFilter
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_0_1
Entries 2335 Mean x 165.5 Mean y 37.72 RMS x 5.351 RMS y 5.301 hMap1_0_1 Entries 2335 Mean x 165.5 Mean y 37.72 RMS x 5.351 RMS y 5.301 P8R1_TRANSIENT_R100
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_0_2
Entries 196 Mean x 166.7 Mean y 38.44 RMS x 2.782 RMS y 3.365 hMap1_0_2 Entries 196 Mean x 166.7 Mean y 38.44 RMS x 2.782 RMS y 3.365 P8R1_SOURCE
100.0GeV<=Energy<177.8GeV
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_1_0
Entries 6068838 Mean x 166.1 Mean y 37.37 RMS x 5.772 RMS y 5.717
100 120 140 160 180 200 220 hMap1_1_0 Entries 6068838 Mean x 166.1 Mean y 37.37 RMS x 5.772 RMS y 5.717
CalOnlyFilter
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_1_1
Entries 742 Mean x 165.6 Mean y 38.12 RMS x 5.293 RMS y 5.307 hMap1_1_1 Entries 742 Mean x 165.6 Mean y 38.12 RMS x 5.293 RMS y 5.307
CalOnly_10xEGB
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_1_2
Entries 271 Mean x 165.5 Mean y 37.77 RMS x 4.786 RMS y 4.863 hMap1_1_2 Entries 271 Mean x 165.5 Mean y 37.77 RMS x 4.786 RMS y 4.863
CalOnly_2xEGB
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap1_1_3
Entries 148 Mean x 166 Mean y 38.14 RMS x 4.29 RMS y 3.902 hMap1_1_3 Entries 148 Mean x 166 Mean y 38.14 RMS x 4.29 RMS y 3.902
CalOnly_1xEGB
図3.14: Mrk421 周辺の100 - 178 GeV のガンマ線の空間分布。上段が通常の解析、下段 がカロリーメータ単独解析による結果である。灰色の楕円（天球面上では正円）は半径4◦ のカロリーメータ単独解析のON領域を示す。
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_0_0
Entries 1280759 Mean x 166.1 Mean y 37.85 RMS x 5.731 RMS y 5.712
10 15 20 25 30 35 40 45 50 hMap2_0_0 Entries 1280759 Mean x 166.1 Mean y 37.85 RMS x 5.731 RMS y 5.712 CalTkrFilter
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_0_1
Entries 1632 Mean x 166.1 Mean y 38.27 RMS x 5.549 RMS y 5.653 hMap2_0_1 Entries 1632 Mean x 166.1 Mean y 38.27 RMS x 5.549 RMS y 5.653 P8R1_TRANSIENT_R100
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_0_2
Entries 76 Mean x 166.7 Mean y 38.21 RMS x 3.26 RMS y 2.464 hMap2_0_2 Entries 76 Mean x 166.7 Mean y 38.21 RMS x 3.26 RMS y 2.464 P8R1_SOURCE
177.8GeV<=Energy<316.2GeV
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_1_0
Entries 3080077 Mean x 166.1 Mean y 37.32 RMS x 5.775 RMS y 5.715
40 50 60 70 80 90 100 110 120 hMap2_1_0 Entries 3080077 Mean x 166.1 Mean y 37.32 RMS x 5.775 RMS y 5.715
CalOnlyFilter
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_1_1
Entries 293 Mean x 165.3 Mean y 37.5 RMS x 5.685 RMS y 4.748 hMap2_1_1 Entries 293 Mean x 165.3 Mean y 37.5 RMS x 5.685 RMS y 4.748
CalOnly_10xEGB
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_1_2
Entries 136 Mean x 166.4 Mean y 37.54 RMS x 5.801 RMS y 4.703 hMap2_1_2 Entries 136 Mean x 166.4 Mean y 37.54 RMS x 5.801 RMS y 4.703
CalOnly_2xEGB
RA [deg]
158 160 162 164 166 168 170 172 174 176
DEC[deg]
30 32 34 36 38 40 42 44 46
48 hMap2_1_3
Entries 116 Mean x 166.7 Mean y 37.64 RMS x 5.703 RMS y 4.549 hMap2_1_3 Entries 116 Mean x 166.7 Mean y 37.64 RMS x 5.703 RMS y 4.549
CalOnly_1xEGB
図3.15: Mrk421 周辺の178 - 316 GeV のガンマ線の空間分布。上段が通常の解析、下段 がカロリーメータ単独解析による結果である。灰色の楕円（天球面上では正円）は半径4◦ のカロリーメータ単独解析のON領域を示す。
hTheta0_1_1 Entries 869 Mean 103.9 RMS 70.33
Theta angle^2 [deg^2]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
5 10 15 20 25 30 35
hTheta0_1_1 Entries 869 Mean 103.9 RMS 70.33 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
hTheta0_1_2 Entries 151 Mean 86.71 RMS 75.35 hTheta0_1_2 Entries 151 Mean 86.71 RMS 75.35 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
hTheta0_1_3 Entries 135 Mean 82.56 RMS 74.41 hTheta0_1_3 Entries 135 Mean 82.56 RMS 74.41 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB 56.2 - 100 GeV
hTheta1_1_1 Entries 742 Mean 102.6 RMS 70.69
Theta angle^2 [deg^2]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0 5 10 15 20
25 hTheta1_1_1
Entries 742 Mean 102.6 RMS 70.69 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
hTheta1_1_2 Entries 271 Mean 89.68 RMS 70.13 hTheta1_1_2 Entries 271 Mean 89.68 RMS 70.13 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
hTheta1_1_3 Entries 148 Mean 77.26 RMS 73.51 hTheta1_1_3 Entries 148 Mean 77.26 RMS 73.51 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB 100 - 178 GeV
hTheta2_1_1 Entries 293 Mean 102.7 RMS 67.54
Theta angle^2 [deg^2]
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
0 2 4 6 8 10 12 14
hTheta2_1_1 Entries 293 Mean 102.7 RMS 67.54 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
hTheta2_1_2 Entries 136 Mean 92.74 RMS 64.24 hTheta2_1_2 Entries 136 Mean 92.74 RMS 64.24 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB
hTheta2_1_3 Entries 116 Mean 87.19 RMS 65.91 hTheta2_1_3 Entries 116 Mean 87.19 RMS 65.91 Class
CalOnly_10xEGB CalOnly_2xEGB CalOnly_1xEGB 178 - 316 GeV
図 3.16: Mrk421周辺のイベントのカタログによるMrk421の座標からの各距離θの二乗 のヒストグラム。
統計有意度 最後に各エネルギー領域での統計有意度を図3.19に示す。計算は[32]の式 (17)に従った。最も高いエネルギーでは3σ から 4σ の有意度にとどまっている。