SN 2023ixf の周星間相互作用からのガンマ線および高エネルギーニュートリノフラックスに関する新たな制約

要旨 最近の超新星 SN 2023ixf は、観測された最も近いタイプ II 超新星の一つであり、密な周星間物質 (CSM) の存在が明らかになった。この超新星の放出物がこの密な CSM と相互作用することで、衝撃加速を通じてペEVエネルギーの高エネルギープロトンが生成される可能性がある。これらの加速されたプロトンが CSM と衝突する (非弾性 pp 衝突) ことで、高エネルギーのガンマ線やニュートリノなどの二次粒子を生成することができる。しかし、このイベントから Fermi-LAT および IceCube によってガンマ線やニュートリノは検出されていない。Fermi-LAT は 100 MeV 以上のガンマ線フラックスの上限を 2.6 × 10^-11 erg cm^-2 s^-1 に設定している。一方、IceCube のミューニュートリノフラックスの上限は 7.3 × 10^-2 GeV cm^-2 である。これらの制約を考慮に入れ、マルチ波長観測から導出された衝撃-CSM 特性を使用することで、pp 相互作用チャネルを介して SN 2023ixf から生成されるガンマ線 (10^-11 erg cm^-2 s^-1) およびニュートリノ (10^-3 GeV cm^-2) フラックスに関する新しい上限を得た。ガンマ線フラックスは Fermi-LAT の上限と一致していることが判明したが、ニュートリノフラックスは IceCube の上限より約 2 桁小さいことがわかった。さらに、今後の観測装置 CTA と IceCube-Gen2 で SN 2023 に類似したイベントからの二次信号の検出可能性を分析した結果、もし類似のイベントが 7 Mpc 内で発生すれば、優れた発見潜在能力を持つことがわかった。