研究者詳細

顔写真

キムラ　シゲオ
木村　成生
Shigeo Kimura
所属
高等研究機構学際科学フロンティア研究所　新領域創成研究部　先端基礎科学研究領域
職名
准教授
学位

  • 博士（理学） （大阪大学）

経歴 7

  • 2025年4月 ～ 継続中
    東北大学　学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部　准教授

  • 2022年4月 ～ 継続中
    東北大学　学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部　助教

  • 2019年4月 ～ 2022年3月
    東北大学　学際科学フロンティア研究所　日本学術振興会 特別研究員 (PD)

  • 2018年4月 ～ 2019年3月
    ペンシルベニア州立大学　物理学専攻　日本学術振興会 海外特別研究員

  • 2016年9月 ～ 2018年3月
    ペンシルベニア州立大学　理学研究科　研究員

  • 2015年4月 ～ 2016年8月
    東北大学　学際科学フロンティア研究所　研究員

  • 2013年4月 ～ 2015年3月
    大阪大学　大学院理学研究科　日本学術振興会 特別研究員 (DC2)

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学歴 1

  • 大阪大学　大学院理学研究科　宇宙地球科学専攻

    2010年4月 ～ 2015年3月

委員歴 1

  • 日本天文学会　男女共同参画委員会

    2025年6月 ～ 継続中

所属学協会 3

  • 理論天文学宇宙物理学懇談会

  • 日本物理学会

  • 日本天文学会

研究キーワード 6

  • ガンマ線

  • 粒子加速

  • 宇宙線

  • ニュートリノ天文学

  • ブラックホール

  • 宇宙物理学

研究分野 2

  • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理に関する理論 /

  • 自然科学一般 / 天文学 /

受賞 3

  1. 科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2024年4月　ブラックホール降着流における高エネルギー現象の理論的研究

  2. 日本天文学会研究奨励賞

    2023年3月　日本天文学会　ブラックホール天体での宇宙線加速と高エネルギー放射の理論的研究

  3. 日本物理学会若手奨励賞

    2021年3月　日本物理学会　ブラックホール降着流における高エネルギー現象の理論的研究

論文 83

  1. Little red dots as hidden neutrino sources 査読有り

    Kuze, Riku, Ioka, Kunihito, Murase, Kohta, Kimura, Shigeo S., Inayoshi, Kohei

    Phys.Rev.D　113　(8)　083048-083048　2026年4月15日

    DOI： 10.1103/vbfz-ncxd 　

  2. Neutrino and electromagnetic signatures from Superluminous Supernovae: a case study for SN 2017egm

    Mukhopadhyay, Mainak, Kimura, Shigeo S., Vurm, Indrek, Metzger, Brian D.

    2026年3月

  3. IceCube's convex all-sky neutrino spectrum consistent with the magnetically powered corona scenario for active galactic nuclei

    Murase, Kohta, Kimura, Shigeo S., Mukhopadhyay, Mainak, Bhattacharya, Mukul

    2026年2月

  4. Spectral Shapes of Pair Annihilation Line Emission in Magnetar Giant Flares 査読有り

    Wada, Tomoki, Kimura, Shigeo S.

    Astrophys.J.Lett.　997　(1)　2026年1月14日

    DOI： 10.3847/2041-8213/ae3289 　

  5. High energy neutrinos from pulsar-powered optical transients: LFBOTs as potential origin of the KM3NeT event KM3-230213A

    Mukhopadhyay, Mainak, Kimura, Shigeo S.

    2026年1月

  6. Microquasar jet-cocoon systems as PeVatrons 査読有り

    Zhang, B. Theodore, Kimura, Shigeo S., Murase, Kohta

    Phys.Rev.D　112　(12)　123015-123015　2025年12月5日

    DOI： 10.1103/p6r1-qg5q 　

  7. The First Search for Optical Transient as a Counterpart of a Month-timescale IceCube Neutrino Multiplet Event 査読有り

    Toshikage, Seiji, Kimura, Shigeo S., Shimizu, Nobuhiro, Tanaka, Masaomi, Yoshida, Shigeru, Iwakiri, Wataru B., Morokuma, Tomoki

    Astrophys.J.　993　(1)　23-23　2025年10月23日

    DOI： 10.3847/1538-4357/adfedf 　

  8. Concept of high-z gamma-ray bursts unraveling the dark ages and extreme space-time mission—HiZ-GUNDAM 査読有り

    Daisuke Yonetoku, Akihiro Doi, Tatehiro Mihara, Hideo Matsuhara, Takanori Sakamoto, Kohji Tsumura, Kunihito Ioka, Makoto Arimoto, Yoshiyuki Ando, Teruaki Enoto, Kenjiro Fujimoto, Hatsune Goto, Junko Hiraga, Nobuyuki Kawai, Ryuji Kondo, Shunsuke Kurosawa, Yoshitomo Maeda, Ikuyuki Mitsuishi, Toshio Murakami, Issin Nagataka, Yujin Nakagawa, Hiroshi Nakajima, Naoki Ogino, Masataka Sato, Tomoya Sato, Tatsuya Sawano, Motoko Serino, Hsien-Chieh Shen, Satoshi Sugita, Mutsumi Sugizaki, Shuta Takahashi, Toru Tamagawa, Keisuke Tamura, Takaaki Tanaka, Toru Tanimori, Makoto S. Tashiro, Hiroshi Tomida, Hiroyuki Uchida, Shutaro Ueda, Kazutaka Yamaoka, Makoto Yamauchi, Yoichi Yatsu, Atsumasa Yoshida, Hiroshi Akitaya, Akihiko Fukui, Haruki Fukui, Ryo Hashimoto, Tomoya Hori, Yoshifusa Ita, Rinon Kageyama, Koji Kawabata, Shuji Matsuura, Akihiro Miyasaka, Kentaro Motohara, Norio Narita, Hirofumi Noda, Hirofumi Okita, Kei Sano, Keisuke Shinozaki, Sou Tajima, Yuji Urata, Takehiko Wada, Hayato Yamashita, Kenshi Yanagisawa, Michitoshi Yoshida, Shuichi Gunji, Takumi Togashi, Ryuji Sato, Keito Watanabe, Haruaki Niinuma, Nobutaka Bando, Ichiro Jikuya, Kenji Minesugi, Yasuyuki Miyazaki, Yusuke Kono, Naoki Takase, Shinichi Nakatsubo, Tooru Kaga, Katsuaki Asano, Kohei Inayoshi, Susumu Inoue, Hirotaka Ito, Hideyuki Izumiura, Norita Kawanaka, Tomoya Kinugawa, Shota Kisaka, Kenta Kiuchi, Koutarou Kyutoku, Jin Matsumoto, Akira Mizuta, Kohta Murase, Hiroki Nagakura, Shigehiro Nagataki, Yoshikazu Nakada, Takashi Nakamura, Yuu Niino, Yudai Suwa, Keitaro Takahashi, Takahiro Tanaka, Kenji Toma, Tomonori Totani, Ryo Yamazaki, Jun’ichi Yokoyama, Yuichi Harikane, Masaomi Tanaka, Shigeo S. Kimura, Mariko Kimura, Hiroya Umeda

    Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems　11　(04)　2025年10月18日

    出版者・発行元： SPIE-Intl Soc Optical Eng

    DOI： 10.1117/1.jatis.11.4.044002 　

    ISSN：2329-4124

  9. Electromagnetic Signatures from Pulsar Remnants of Binary Neutron Star Mergers: Prospects for Unique Identification Using Multiwavelength Signatures 査読有り

    Mukhopadhyay, Mainak, Kimura, Shigeo S.

    Astrophys.J.Lett.　989　(2)　2025年8月14日

    DOI： 10.3847/2041-8213/adf285 　

  10. Formation and Early Evolution of Protoplanetary Disks under Nonuniform Cosmic-Ray Ionization 査読有り

    Nishio, Erika, Tomida, Kengo, Kudoh, Yuki, Kimura, Shigeo S.

    Astrophys.J.　988　(1)　56-56　2025年7月14日

    DOI： 10.3847/1538-4357/addbe2 　

  11. High-energy Neutrino Signatures from Pulsar Remnants of Binary Neutron-star Mergers: Coincident Detection Prospects with Gravitational Waves 査読有り

    Mainak Mukhopadhyay, Shigeo S. Kimura, Brian D. Metzger

    The Astrophysical Journal　987　(2)　218-218　2025年7月9日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/adc913 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

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    Abstract Binary neutron-star (BNS) mergers are accompanied by multimessenger emissions, including gravitational wave (GW), neutrino, and electromagnetic signals. Some fraction of BNS mergers may result in a rapidly spinning magnetar as a remnant, which can enhance both the EM and neutrino emissions. In this study, we model the neutrino emissions from such systems and discuss the prospects for detecting the neutrinos coincident with GW signatures. We consider a scenario where a magnetar remnant drives a pulsar wind using its spin energy. The wind interacts with the surrounding kilonova ejecta, forming a nebula filled with nonthermal photons. Ions and nuclei extracted from the magnetar’s surface can be accelerated in the polar-cap and the termination-shock regions. We investigate the neutrino fluences resulting from photomeson interactions, where accelerated CR protons interact with the photons in the nebula. Our findings indicate that the peak neutrino fluence is ∼10−2 GeV cm−2 for a source at 40 Mpc, which is reached approximately post-merger. Finally, we examine the potential for GW-triggered stacking searches with IceCube-Gen2 using next-generation GW detectors such as the Cosmic Explorer (CE) and the Einstein Telescope (ET). We conclude that, assuming an optimistic neutrino emission model, a combination of CE+ET would offer a high probability of neutrino detection from these sources within an operational timescale of ∼20 yr. In case of nondetection, 2σ level constraints on model parameters can be established within similar joint operation timescales.

  12. J1406+0102: A Dust-obscured Galaxy Hiding a Super-Eddington Accretion System with Bright Radio Emission 査読有り

    Hikaru Fukuchi, Kohei Ichikawa, Masayuki Akiyama, Shigeo S. Kimura, Yoshiki Toba, Kohei Inayoshi, Akatoki Noboriguchi, Toshihiro Kawaguchi, Xiaoyang Chen, Itsna K. Fitriana

    The Astrophysical Journal　987　(1)　66-66　2025年6月27日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/add478 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

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    Abstract Recent high-z quasar observations strongly indicate that super-Eddington accretion is a crucial phase to describe the presence of supermassive black holes (SMBHs) with M BH ≳ 109 M ⊙ at z ≳ 7. Motivated by theoretical predictions that the super-Eddington phase efficiently produces outflows and bright jets in radio bands, we identify a super-Eddington radio-loud dust-obscured galaxy (DOG) J1406+0102 at z = 0.2367. This source is discovered by cross-matching the infrared-bright DOGs of A. Noboriguchi et al. with the Very Large Array/Far-Infrared and Submillimetre Telescope 1.4 GHz radio survey data and the Sloan Digital Sky Survey optical spectral catalog. J1406+0102 shows broad components in the Balmer lines, and by assuming that those lines are from the broad-line region, they give black hole (BH) mass estimations of . Combined with an active galactic nucleus (AGN) luminosity of estimated from the intrinsic [O iii] luminosity, this implies a super-Eddington accretion rate of λ Edd ≃ 3. We show that (1) J1406+0102 shows strong AGN feedback, with the [O i ii] outflow velocity exceeding the escape velocity of the host galaxy halo and a kinetic efficiency of ≈8%, sufficient to quench the host galaxy; (2) its expected growth trajectory places it on an overmassive BH track; and (3) if representative of radio-loud DOGs, such sources can contribute significantly to the high-energy (≳100 TeV) cosmic neutrino background.

  13. Detection Prospects of Electromagnetic Signatures from OGLE-2011-BLG-0462 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Elena Murchikova, Kailash C. Sahu

    Astrophys.J.　986　(2)　135-135　2025年6月12日

    DOI： 10.3847/1538-4357/add52c 　

  14. Weakness of X-rays and variability in high-redshift active galactic nuclei with super-Eddington accretion 査読有り

    Kohei Inayoshi, Shigeo S Kimura, Hirofumi Noda

    Publications of the Astronomical Society of Japan　2025年6月10日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/pasj/psaf050 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

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    Abstract JWST observations have enabled the exploration of active galactic nuclei (AGNs) with broad-line emission in the early Universe. Despite the clear radiative and morphological signatures of AGNs in rest-frame optical bands, complementary evidence of AGN activity—such as X-ray emission and ultraviolet/optical variability—remains rarely detected. The weakness of X-rays and variability in these broad-line emitters challenges the conventional AGN paradigm, indicating that the accretion processes or environments around the central black holes (BHs) differ from those of their low-redshift counterparts. In this work, we study the radiation spectra of super-Eddington accretion disks enveloped by high-density coronae. Radiation-driven outflows from the disk transport mass to the poles, resulting in moderately optically thick, warm coronae formed through effective inverse Comptonization. This mechanism leads to softer X-ray spectra and larger bolometric correction factors for X-rays compared with typical AGNs, while being consistent with those of JWST AGNs and low-redshift super-Eddington accreting AGNs. In this scenario, ultraviolet/optical variability is suppressed due to photon trapping within super-Eddington disks, while X-ray emissions remain weak yet exhibit significant relative variability. These characteristics are particularly evident in high-redshift AGNs powered by lower-mass BHs with $\lesssim 10^{7-8}$ M$_\odot$, which undergo rapid mass accretion following overmassive evolutionary tracks relative to the BH-to-stellar mass correlation in the local Universe.

  15. EP240414a: A Gamma-Ray Burst Jet Weakened by an Extended Circumstellar Material 査読有り

    Hamid Hamidani, Yuri Sato, Kazumi Kashiyama, Masaomi Tanaka, Kunihito Ioka, Shigeo S. Kimura

    Astrophys.J.Lett.　986　(1)　2025年6月4日

    DOI： 10.3847/2041-8213/add99d 　

  16. Galactic Isolated Stellar-mass Black Holes with the Magnetospheric Spark Gap as Possible GeV–TeV Gamma-Ray Unidentified Sources 査読有り

    Koki Kin, Riku Kuze, Shigeo S. Kimura

    Astrophys.J.　985　(2)　251-251　2025年5月29日

    DOI： 10.3847/1538-4357/adcb3d 　

  17. Multimessenger Emission by Magnetically Arrested Disks and Relativistic Jets of Black Hole X-Ray Binaries 査読有り

    Riku Kuze, Shigeo S. Kimura, Ke Fang

    Astrophys.J.　985　(1)　139-139　2025年5月20日

    DOI： 10.3847/1538-4357/adcc1b 　

  18. High-energy Gamma-Ray and Neutrino Emissions from Interacting Supernovae Based on Radiation Hydrodynamic Simulations: A Case of SN 2023ixf 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Takashi Moriya

    Astrophys.J.　984　(2)　103-103　2025年5月2日

    DOI： 10.3847/1538-4357/adc716 　

  19. Isolated Black Holes as Potential PeVatrons and Ultrahigh-energy Gamma-Ray Sources 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kengo Tomida, Masato I. N. Kobayashi, Koki Kin, Bing Zhang

    The Astrophysical Journal Letters　981　(2)　L36-L36　2025年3月10日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/adb841 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

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    Abstract The origin of PeV cosmic rays (CRs) is a long-standing mystery, and ultrahigh-energy gamma-ray observations would play a crucial role in identifying it. Recently, LHAASO reported the discovery of “dark” gamma-ray sources that were detected above 100 TeV without any GeV–TeV gamma-ray counterparts. The origins of these dark gamma-ray sources are unknown. We propose isolated black holes (IBHs) wandering in molecular clouds as the origins of PeV CRs and LHAASO dark sources. An IBH accretes surrounding dense gas, which forms a magnetically arrested disk (MAD) around the IBH. Magnetic reconnection in the MAD can accelerate CR protons up to PeV energies. CR protons of GeV–TeV energies fall to the IBH, whereas CR protons at sub-PeV energies can escape from the MAD, providing PeV CRs into the interstellar medium. The sub-PeV CR protons interact with the surrounding molecular clouds, producing TeV–PeV gamma rays without emitting GeV–TeV gamma rays. This scenario can explain the dark sources detected by LHAASO. Taking into account the IBH and molecular cloud distributions in our Galaxy, we demonstrate that IBHs can provide a significant contribution to the PeV CRs observed on Earth. Future gamma-ray detectors in the southern sky and neutrino detectors would provide a concrete test to our scenario.

  20. Detection of Extended X-Ray Emission around the PeVatron Microquasar V4641 Sgr with XRISM 査読有り

    Hiromasa Suzuki, Naomi Tsuji, Yoshiaki Kanemaru, Megumi Shidatsu, Laura Olivera-Nieto, Samar Safi-Harb, Shigeo S. Kimura, Eduardo de la Fuente, Sabrina Casanova, Kaya Mori, Xiaojie Wang, 孔毅 胡, Dai Tateishi, Hideki Uchiyama, Takaaki Tanaka, Hiroyuki Uchida, Shun Inoue, Dezhi Huang, Marianne LEMOINE-GOUMARD, Daiki Miura, Shoji Ogawa, Shogo B. Kobayashi, chris done, Maxime Parra, Maria Diaz Trigo, Teo Muñoz Darias, Montserrat Armas Padilla, Ryota Tomaru, Yoshihiro Ueda

    Astrophys.J.Lett.　978　(2)　2025年1月3日

    DOI： 10.3847/2041-8213/ad9d11 　

  21. Multiwavelength Emission from Jets and Magnetically Arrested Disks in Nearby Radio Galaxies: Application to M87 査読有り

    Riku Kuze, Shigeo S. Kimura, Kenji Toma

    Astrophys.J.　977　(1)　22-22　2024年11月29日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad88f4 　

  22. High-energy Neutrinos from Late-time Jets of Gamma-Ray Bursts Seeded with Cocoon Photons 査読有り

    Riki Matsui, Shigeo S. Kimura, Hamid Hamidani

    Astrophys.J.　974　(2)　185-185　2024年10月11日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad6f09 　

  23. Ultrahigh-energy neutrino searches using next-generation gravitational wave detectors at radio neutrino detectors: GRAND, IceCube-Gen2 Radio, and RNO-G 査読有り

    Mainak Mukhopadhyay, Kumiko Kotera, Stephanie Wissel, Kohta Murase, Shigeo S. Kimura

    Phys.Rev.D　110　(6)　063004-063004　2024年9月3日

    DOI： 10.1103/PhysRevD.110.063004 　

  24. Inertial range of magnetorotational turbulence 査読有り

    Yohei Kawazura, Shigeo S. Kimura

    Sci.Adv.　10　(35)　2024年8月30日

    DOI： 10.1126/sciadv.adp4965 　

  25. GRB 211211A: The Case for an Engine-powered over r-process-powered Blue Kilonova 査読有り

    Hamid Hamidani, Masaomi Tanaka, Shigeo S. Kimura, Gavin P. Lamb, Kyohei Kawaguchi

    The Astrophysical Journal Letters　971　(2)　L30-L30　2024年8月1日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/ad6864 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

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    Abstract The recent gamma-ray burst (GRB) GRB 211211A provides the earliest (∼5 hr) data of a kilonova (KN) event, displaying bright (∼1042 erg s−1) and blue early emission. Previously, this KN was explained using simplistic multicomponent fitting methods. Here, in order to understand the physical origin of the KN emission in GRB 211211A, we employ an analytic multizone model for r-process-powered KNe. We find that r-process-powered KN models alone cannot explain the fast temporal evolution and the spectral energy distribution (SED) of the observed emission. Specifically, (i) r-process models require high ejecta mass to match early luminosity, which overpredicts late-time emission, while (ii) red KN models that reproduce late emission underpredict early luminosity. We propose an alternative scenario involving early contributions from the GRB central engine via a late low-power jet, consistent with plateau emission in short GRBs and GeV emission detected by Fermi-LAT at ∼104 s after GRB 211211A. Such late central engine activity, with an energy budget of ∼a few percent of that of the prompt jet, combined with a single red KN ejecta component, can naturally explain the light curve and SED of the observed emission, with the late-jet–ejecta interaction reproducing the early blue emission and r-process heating reproducing the late red emission. This supports claims that late low-power engine activity after prompt emission may be common. We encourage early follow-up observations of future nearby GRBs and compact binary merger events to reveal more about the central engine of GRBs and r-process events.

  26. Shock Cooling and Breakout Emission for Optical Flares Associated with Gravitational-wave Events 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Shigeo S. Kimura, Zoltan Haiman, Rosalba Perna, Bartos, Imre

    Astrophys.J.　966　(1)　21-21　2024年4月23日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad2e0b 　

  27. One-dimensional General Relativistic Particle-in-cell Simulations of Stellar-mass Black Hole Magnetospheres: A Semianalytic Model of Gamma-Rays from Gaps 査読有り

    Koki Kin, Shota Kisaka, Kenji Toma, Shigeo S. Kimura, Amir Levinson

    Astrophys.J.　964　(1)　78-78　2024年3月18日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad20cd 　

  28. Late Engine Activity in Neutron Star Mergers and Its Cocoon: An Alternative Scenario for the Blue Kilonova 査読有り

    Hamid Hamidani, Shigeo S. Kimura, Masaomi Tanaka, Kunihito Ioka

    Astrophys.J.　963　(2)　137-137　2024年3月7日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad20d0 　

  29. Gravitational wave triggered searches for high-energy neutrinos from binary neutron star mergers: Prospects for next generation detectors 査読有り

    Mainak Mukhopadhyay, Shigeo S. Kimura, Kohta Murase

    Phys.Rev.D　109　(4)　043053-043053　2024年2月15日

    DOI： 10.1103/PhysRevD.109.043053 　

  30. Sub-GeV Gamma Rays from Nearby Seyfert Galaxies and Implications for Coronal Neutrino Emission 査読有り

    Kohta Murase, Christopher Karwin, Shigeo S. Kimura, Marco Ajello, Sara Buson

    Astrophys.J.Lett.　961　(2)　2024年1月31日

    DOI： 10.3847/2041-8213/ad19c5 　

  31. A New Insight into Electron Acceleration Properties from Theoretical Modeling of Double-peaked Radio Light Curves in Core-collapse Supernovae 査読有り

    Tomoki Matsuoka, Shigeo S. Kimura, Keiichi Maeda, Masaomi Tanaka

    Astrophys.J.　960　(1)　70-70　2024年1月

    DOI： 10.3847/1538-4357/ad096c 　

  32. High-energy Electromagnetic, Neutrino, and Cosmic-Ray Emission by Stellar-mass Black Holes in Disks of Active Galactic Nuclei 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Shigeo S. Kimura, Zoltan Haiman

    Astrophys.J.　955　(1)　23-23　2023年9月12日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ace71d 　

  33. High-energy Neutrino Emission Associated with Gravitational-wave Signals: Effects of Cocoon Photons and Constraints on Late-time Emission 査読有り

    Riki Matsui, Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, Kohta Murase

    Astrophys.J.　950　(2)　190-190　2023年6月26日

    DOI： 10.3847/1538-4357/acd004 　

  34. Observable Signature of Merging Stellar-mass Black Holes in Active Galactic Nuclei 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Shigeo S. Kimura, Zoltan Haiman, Rosalba Perna, Bartos, Imre

    Astrophys.J.　950　(1)　13-13　2023年6月6日

    DOI： 10.3847/1538-4357/acc4bb 　

  35. Observable Signatures of Stellar-mass Black Holes in Active Galactic Nuclei 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Shigeo S. Kimura, Zoltan Haiman, Rosalba Perna, Imre Bartos

    Astrophys.J.Lett.　946　(1)　2023年3月21日

    DOI： 10.3847/2041-8213/acc103 　

  36. Synchrotron Polarization of Gamma-Ray Burst Afterglow Shocks with Hydrodynamic-scale Turbulent Magnetic Field 査読有り

    Asuka Kuwata, Kenji Toma, Shigeo S. Kimura, Sara TOMITA, Jiro Shimoda

    Astrophys.J.　943　(2)　118-118　2023年2月1日

    DOI： 10.3847/1538-4357/acac88 　

  37. Modeling Hadronic Gamma-Ray Emissions from Solar Flares and Prospects for Detecting Nonthermal Signatures from Protostars 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Shinsuke Takasao, Kengo Tomida

    The Astrophysical Journal　944　(2)　192-192　2023年2月1日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/acb649 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

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    Abstract We investigate gamma-ray emission in the impulsive phase of solar flares and the detectability of nonthermal signatures from protostellar flares. Energetic solar flares emit high-energy gamma rays of GeV energies, but their production mechanism and emission site are still unknown. Young stellar objects, including protostars, also exhibit luminous X-ray flares, but the triggering mechanism of the flaring activity is still unclear owing to the strong obscuration. Nonthermal signatures in millimeter/submillimeter and gamma-ray bands are useful to probe protostellar flares owing to their strong penetration power. We develop a nonthermal emission model of the impulsive phase of solar flares, where cosmic-ray protons accelerated at the termination shock produce high-energy gamma rays via hadronuclear interaction with the evaporation plasma. This model can reproduce gamma-ray data in the impulsive phase of a solar flare. We apply our model to protostellar flares and show that the Cherenkov Telescope Array will be able to detect gamma rays of TeV energies if particle acceleration in protostellar flares is efficient. Nonthermal electrons accelerated together with protons can emit strong millimeter and submillimeter signals via synchrotron radiation, whose power is consistent with the energetic millimeter/submillimeter transients observed from young stars. Future gamma-ray and millimeter/submillimeter observations from protostars, coordinated with a hard X-ray observation, will unravel the nonthermal particle production and triggering mechanism of protostellar flares.

  38. Neutrinos from the Brightest Gamma-Ray Burst?

    Kohta Murase, Mainak Mukhopadhyay, Ali Kheirandish, Shigeo S. Kimura, Ke Fang

    Astrophys.J.Lett.　941　(1)　2022年12月8日

    DOI： 10.3847/2041-8213/aca3ae 　

  39. Magnetic Reconnection in Black Hole Magnetospheres: Lepton Loading into Jets, Superluminal Radio Blobs, and Multiwavelength Flares 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, Hirofumi Noda, Kazuhiro Hada

    The Astrophysical Journal Letters　937　(2)　L34-L34　2022年10月1日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/ac8d5a 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

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    Abstract Supermassive black holes in active galactic nuclei launch relativistic jets, as indicated by observed superluminal radio blobs. The energy source of these jets is widely discussed in the theoretical framework of the Blandford–Znajek process, the electromagnetic energy extraction from rotating black holes (BHs), while the formation mechanism of the radio blobs in the electromagnetically dominated jets has been a long-standing problem. Recent high-resolution magnetohydrodynamic simulations of magnetically arrested disks exhibited magnetic reconnection in a transient magnetically dominated part of the equatorial disk near the BH horizon, which led to a promising scenario of efficient MeV gamma-ray production and subsequent electron–positron pair loading into the BH magnetosphere. We develop this scenario to build a theoretical framework on energetics, timescales, and particle number density of the superluminal radio blobs and discuss observable signatures in other wave bands. We analytically show that the nonthermal electrons emit broadband photons from optical to multi-MeV bands. The electron–positron pairs produced in the magnetosphere are optically thick for synchrotron self-absorption, so that the injected energy is stored in the plasma. The stored energy is enough to power the superluminal radio blobs observed in M87. This scenario predicts rather dim radio blobs around Sgr A*, which are consistent with no clear detection by current facilities. In addition, this scenario inevitably produces strong X-ray flares in a short timescale, which will be detectable by future X-ray satellites.

  40. Cosmic-Ray Ionization Rate in Protoplanetary Disks with Sheared Magnetic Fields 査読有り

    Yuri I. Fujii, Shigeo S. Kimura

    Astrophys.J.Lett.　937　(2)　L37-L37　2022年9月30日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/ac86c2 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

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    Abstract We investigate the effects of magnetic-field configurations on the ionization rate by cosmic rays in protoplanetary disks. First, we consider cosmic-ray propagation from the interstellar medium (ISM) to the protoplanetary disks and showed that the cosmic-ray density around the disk should be 2 times lower than the ISM value. Then, we compute the attenuation of cosmic rays in protoplanetary disks. The magnetic fields in the disk are stretched to the azimuthal directions, and cosmic rays need to detour while propagating to the midplane. Our results show that the detouring effectively enhances the column density by about two orders of magnitude. We employ a typical ionization rate by cosmic rays in diffuse ISM, which is considered too high to be consistent with observations of protoplanetary disks, and find that the cosmic rays are significantly shielded at the midplane. In the case of the disk around IM Lup, the midplane ionization rate is very low for r ≲ 100 au, while the value is as large as a diffuse ISM in the outer radii. Our results are consistent with the recent Atacama Large Millimeter/submillimeter Array observation that indicates the radial gradient in the cosmic-ray ionization rate. The high ionization rate in the outer radii of disks may activate the magnetorotational instability that was thought to be suppressed due to ambipolar diffusion. These results will have a strong influence on the dynamical and chemical evolutions of protoplanetary disks.

  41. Interaction of a Relativistic Magnetized Collisionless Shock with a Dense Clump 査読有り

    Sara TOMITA, Yutaka Ohira, Shigeo S. Kimura, Kengo Tomida, Kenji Toma

    Astrophys.J.Lett.　936　(1)　2022年8月29日

    DOI： 10.3847/2041-8213/ac88be 　

  42. High-energy Gamma Rays from Magnetically Arrested Disks in Nearby Radio Galaxies 査読有り

    Riku Kuze, Shigeo S. Kimura, Kenji Toma

    Astrophys.J.　935　(2)　159-159　2022年8月23日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/ac7ec1 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

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    Abstract The origins of the GeV gamma rays from nearby radio galaxies are unknown. Hadronic emission from magnetically arrested disks (MADs) around central black holes is proposed as a possible scenario. Particles are accelerated in a MAD by magnetic reconnection and stochastic turbulence acceleration. We pick out the 15 brightest radio galaxies in the GeV band from The Fourth Catalog of Active Galactic Nuclei Detected by the Fermi Large Area Telescope, Data Release 2 and apply the MAD model. We find that we can explain the data in the GeV bands by the MAD model if the accretion rate is lower than 0.1% of the Eddington rate. For a higher accretion rate, GeV gamma rays are absorbed by two-photon interaction due to copious low-energy photons. If we assume another proposed prescription of the electron-heating rate by magnetic reconnection, the MAD model fails to reproduce the GeV data for the majority of our sample. This indicates that the electron-heating rate is crucial. We also apply the MAD model to Sagittarius A* (Sgr A*) and find that GeV gamma rays observed at the Galactic center do not come from the MAD of Sgr A*. We estimate the cosmic ray (CR) intensity from Sgr A*, but it is too low to explain the high-energy CR intensity on Earth.

  43. Candidate Tidal Disruption Event AT2019fdr Coincident with a High-Energy Neutrino 査読有り

    Reusch, S., Stein, R., Kowalski, M., Van Velzen, S., Franckowiak, A., Lunardini, C., Murase, K., Winter, W., Miller-Jones, J.C.A., Kasliwal, M.M., Gilfanov, M., Garrappa, S., Paliya, V.S., Ahumada, T., An, , S., Barbarino, C., Bellm, E.C., Brinnel, V., Buson, S., Cenko, S.B., Coughlin, M.W., De, K., Dekany, R., Frederick, S., Gal-Yam, A., Gezari, S., Giroletti, M., Graham, M.J., Karambelkar, V., Kimura, S.S., Kong, A.K.H., Kool, E.C., Laher, R.R., Medvedev, P., Necker, J., Nordin, J., Perley, D.A., Rigault, M., Rusholme, B., Schulze, S., Schweyer, T., Singer, L.P., Sollerman, J., Strotjohann, N.L., Sunyaev, R., Van Santen, J., Walters, R., Zhang, B.T., Zimmerman, E.

    Physical Review Letters　128　(22)　2022年6月3日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.128.221101 　

    ISSN：1079-7114 0031-9007

    eISSN：1079-7114

  44. Can Stellar-mass Black Hole Growth Disrupt Disks of Active Galactic Nuclei? The Role of Mechanical Feedback 査読有り

    Hiromichi Tagawa, Shigeo S. Kimura, Zoltán Haiman, Rosalba Perna, Hidekazu Tanaka, Imre Bartos

    The Astrophysical Journal　927　(1)　41-41　2022年3月1日

    DOI： 10.3847/1538-4357/ac45f8 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  45. Neutrinos from Gamma-ray Bursts 招待有り

    Kimura, Shigeo S.

    The Astrophysical Journal Letters　2022年2月

    出版者・発行元： arXiv e-prints

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

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    Abstract We discuss implications that can be obtained by searches for neutrinos from the brightest gamma-ray burst (GRB), GRB 221009A. We derive constraints on GRB model parameters such as the cosmic-ray loading factor and dissipation radius, taking into account both neutrino spectra and effective areas. The results are strong enough to constrain proton acceleration near the photosphere, and we find that the single burst limits are comparable to those from stacking analysis. Quasi-thermal neutrinos from subphotospheres and ultra-high-energy neutrinos from external shocks are not yet constrained. We show that GeV–TeV neutrinos originating from neutron collisions are detectable, and urge dedicated analysis on these neutrinos with DeepCore and IceCube as well as ORCA and KM3NeT.

  46. High-energy Neutrinos from Magnetized Coronae of Active Galactic Nuclei and Prospects for Identification of Seyfert Galaxies and Quasars in Neutrino Telescopes 査読有り

    Kheir, ish, A., Murase, K., Kimura, S.S.

    Astrophysical Journal　922　(1)　45-45　2021年11月18日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/ac1c77 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

    eISSN：1538-4357

  47. Multiwavelength Emission from Magnetically Arrested Disks around Isolated Black Holes 査読有り

    Kimura, S.S., Kashiyama, K., Hotokezaka, K.

    Astrophysical Journal Letters　922　(1)　L15-L15　2021年11月18日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/ac35dc 　

    ISSN：2041-8213 2041-8205

    eISSN：2041-8213

  48. Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos 査読有り

    Kimura, S.S., Murase, K., M{\'e}sz{\'a}ros, P.

    Nature Communications　12　(1)　5615-5615　2021年9月23日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-021-25111-7 　

    ISSN：2041-1723

    eISSN：2041-1723

  49. Outflow Bubbles from Compact Binary Mergers Embedded in Active Galactic Nuclei: Cavity Formation and the Impact on Electromagnetic Counterparts 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Imre Bartos

    Astrophys.J.　916　(2)　111-111　2021年8月4日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/ac0535 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

    eISSN：1538-4357

  50. Magnetically Arrested Disks in Quiescent Black Hole Binaries: Formation Scenario, Observable Signatures, and Potential PeVatrons 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Takahiro Sudoh, Kazumi Kashiyama, Norita Kawanaka

    Astrophys.J.　915　(1)　31-31　2021年7月1日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/abff58 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

    eISSN：1538-4357

  51. Post-Merger Jets from Supermassive Black Hole Coalescences as Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Emission 査読有り

    Chengchao Yuan, Kohta Murase, B. Theodore Zhang, Shigeo S. Kimura, Mészáros, Peter

    Astrophys.J.Lett.　911　(1)　L15-L15　2021年4月15日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/abee24 　

    ISSN：2041-8213 2041-8205

    eISSN：2041-8213

  52. External Inverse-Compton Emission Associated with Extended and Plateau Emission of Short Gamma-Ray Bursts: Application to GRB 160821B 査読有り

    B. Theodore Zhang, Kohta Murase, Chengchao Yuan, Shigeo S. Kimura, Peter Meszaros

    Astrophys.J.Lett.　908　(2)　L36-L36　2021年2月22日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/abe0b0 　

    ISSN：2041-8213 2041-8205

    eISSN：2041-8213

  53. Hadronic High-energy Emission from Magnetically Arrested Disks in Radio Galaxies 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kenji Toma

    Astrophys.J.　905　(2)　178-178　2020年12月28日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/abc343 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

    eISSN：1538-4357

  54. Deciphering the Origin of the GeV–TeV Gamma-Ray Emission from SS 433 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Peter Meszaros

    Astrophys.J.　904　(2)　188-188　2020年12月3日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/abbe00 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

    eISSN：1538-4357

  55. High-Energy Neutrino and Gamma-Ray Emission from Tidal Disruption Events 査読有り

    Kohta Murase, Shigeo S. Kimura, B. Theodore Zhang, Foteini Oikonomou, Maria Petropoulou

    Astrophys.J.　902　(2)　108-108　2020年10月16日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/1538-4357/abb3c0 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

    eISSN：1538-4357

  56. High-energy neutrino emission subsequent to gravitational wave radiation from supermassive black hole mergers 査読有り

    Yuan, C., Murase, K., Kimura, S.S., M{\'e}sz{\'a}ros, P.

    Physical Review D　102　(8)　2020年10月12日

    出版者・発行元： American Physical Society ({APS})

    DOI： 10.1103/PhysRevD.102.083013 　

    ISSN：2470-0029 2470-0010

    eISSN：2470-0029

  57. Hidden Cores of Active Galactic Nuclei as the Origin of Medium-Energy Neutrinos: Critical Tests with the MeV Gamma-Ray Connection 査読有り

    Murase, Kohta, Kimura, Shigeo S., Meszaros, Peter

    Phys.Rev.Lett.　125　(1)　011101-011101　2020年6月30日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.125.011101 　

    ISSN：1079-7114 0031-9007

    eISSN：1079-7114

  58. Linking extended and plateau emissions of short gamma-ray bursts 査読有り

    Matsumoto, T., Kimura, S.S., Murase, K., M{\'e}sz{\'a}ros, P.

    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society　493　(1)　783-791　2020年3月21日

    出版者・発行元： Oxford University Press ({OUP})

    DOI： 10.1093/mnras/staa305 　

    ISSN：1365-2966 0035-8711

  59. Upscattered Cocoon Emission in Short Gamma-Ray Bursts as High-energy Gamma-Ray Counterparts to Gravitational Waves 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Kunihito Ioka, Shota Kisaka, Ke Fang, Peter Mészáros

    The Astrophysical Journal　887　(1)　L16-L16　2019年12月10日

    出版者・発行元： American Astronomical Society

    DOI： 10.3847/2041-8213/ab59e1 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

  60. Multimessenger tests of cosmic-ray acceleration in radiatively inefficient accretion flows 査読有り

    Kimura, Shigeo S., Murase, Kohta, Mészáros, Peter

    Phys.Rev.D　100　(8)　083014-083014　2019年10月19日

    出版者・発行元： American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/PhysRevD.100.083014 　

    ISSN：2470-0029 2470-0010

    eISSN：2470-0029

  61. Acceleration and Escape Processes of High-energy Particles in Turbulence inside Hot Accretion Flows 査読有り

    Kimura, Shigeo S., Tomida, Kengo, Murase, Kohta

    Mon.Not.Roy.Astron.Soc.　485　(1)　163-178　2019年5月1日

    DOI： 10.1093/mnras/stz329 　

    ISSN：1365-2966 0035-8711

  62. High-energy emissions from neutron star mergers

    Shigeo S. Kimura

    EPJ Web of Conferences　210　03001-03001　2019年

    出版者・発行元： EDP Sciences

    DOI： 10.1051/epjconf/201921003001 　

    eISSN：2100-014X

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    In 2017, LIGO-Virgo collaborations reported detection of the first neutron star merger event, GW170817, which is accompanied by electromagnetic counterparts from radio to gamma rays. Although high-energy neutrinos were not detected from this event, mergers of neutron stars are expected to produce such high-energy particles. Relativistic jets are launched when neutron stars merge. If the jets contain protons, they can emit high-energy neutrinos through photomeson production. In addition, neutron star mergers produce massive and fast ejecta, which can be a source of Galactic high-energy cosmic rays above the knee. We briefly review what we learned from the multi-messenger event, GW170817, and discuss prospects for multi-messenger detections and hadronic cosmic-ray production related to the neutron star mergers.

  63. Delayed jet breakouts from binary neutron star mergers 査読有り

    Matsumoto, Tatsuya, Shigeo S. Kimura

    Astrophys.J.Lett.　866　(2)　L16　2018年10月12日

    DOI： 10.3847/2041-8213/aae51b 　

    ISSN：2041-8213 2041-8205

  64. Super-knee Cosmic Rays from Galactic Neutron Star Merger Remnants 査読有り

    Kimura, S.S., Murase, K., M{\'e}sz{\'a}ros, P.

    Astrophysical Journal　866　(1)　51-51　2018年10月10日

    DOI： 10.3847/1538-4357/aadc0a 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

  65. Transejecta high-energy neutrino emission from binary neutron star mergers 査読有り

    Kimura Shigeo S, Murase Kohta, Bartos Imre, Ioka Kunihito, Heng Ik Siong, Mészáros Peter

    Phys.Rev.D　98　(4)　043020　2018年8月

    DOI： 10.1103/PhysRevD.98.043020 　

    ISSN：2470-0010

    eISSN：2470-0029

  66. Low-luminosity gamma-ray bursts as the sources of ultrahigh-energy cosmic ray nuclei 査読有り

    B. Theodore Zhang, Kohta Murase, Shigeo S. Kimura, Shunsaku Horiuchi, Peter Mészáros

    Physical Review D　97　(8)　083010　2018年4月23日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevD.97.083010 　

    ISSN：2470-0029 2470-0010

  67. Double Neutron Star Mergers and Short Gamma-ray Bursts: Long-lasting High-energy Signatures and Remnant Dichotomy 査読有り

    Kohta Murase, Michael W. Toomey, Ke Fang, Foteini Oikonomou, Shigeo S. Kimura, Kenta Hotokezaka, Kazumi Kashiyama, Kunihito Ioka, Peter Mészáros

    Astrophysical Journal　854　(1)　60　2018年2月10日

    出版者・発行元： Institute of Physics Publishing

    DOI： 10.3847/1538-4357/aaa48a 　

    ISSN：1538-4357 0004-637X

  68. Ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei from black hole jets: Recycling galactic cosmic rays through shear acceleration 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, B. Theodore Zhang

    Physical Review D　97　(2)　023026　2018年1月29日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevD.97.023026 　

    ISSN：2470-0029 2470-0010

  69. Outflow-driven Transients from the Birth of Binary Black Holes. II. Primary-induced Accretion Transients 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Peter Meszaros

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　851　(1)　53　2017年12月

    DOI： 10.3847/1538-4357/aa988b 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  70. Outflow-driven Transients from the Birth of Binary Black Holes. I. Tidally Locked Secondary Supernovae 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Peter Meszaros

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　851　(1)　52　2017年12月

    DOI： 10.3847/1538-4357/aa989b 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  71. High-energy Neutrino Emission from Short Gamma-Ray Bursts: Prospects for Coincident Detection with Gravitational Waves 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Peter Meszaros, Kenta Kiuchi

    ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS　848　(1)　L4　2017年10月

    DOI： 10.3847/2041-8213/aa8d14 　

    ISSN：2041-8205

    eISSN：2041-8213

  72. Sagittarius A* as an origin of the Galactic PeV cosmic rays? 査読有り

    Yutaka Fujita, Kohta Murase, Shigeo S. Kimura

    JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS　04　(4)　037　2017年4月

    DOI： 10.1088/1475-7516/2017/04/037 　

    ISSN：1475-7516

  73. Evolution of an accretion disc in binary black hole systems 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Sanemichi Z. Takahashi, Kenji Toma

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　465　(4)　4406-4413　2017年3月

    DOI： 10.1093/mnras/stw3036 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  74. From birth to death of protoplanetary discs: modelling their formation, evolution and dispersal 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Masanobu Kunitomo, Sanemichi Z. Takahashi

    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY　461　(2)　2257-2265　2016年9月

    DOI： 10.1093/mnras/stw1531 　

    ISSN：0035-8711

    eISSN：1365-2966

  75. Turbulent cosmic ray reacceleration and the curved radio spectrum of the radio relic in the Sausage Cluster 査読有り

    Yutaka Fujita, Hiroki Akamatsu, Shigeo S. Kimura

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　68　(3)　34　2016年6月

    DOI： 10.1093/pasj/psw022 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  76. STOCHASTIC PARTICLE ACCELERATION IN TURBULENCE GENERATED BY MAGNETOROTATIONAL INSTABILITY 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, Takeru K. Suzuki, Shu-ichiro Inutsuka

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　822　(2)　88　2016年5月

    DOI： 10.3847/0004-637X/822/2/88 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  77. Diffuse gamma-ray emission from the Galactic center and implications of its past activities 査読有り

    Yutaka Fujita, Shigeo S. Kimura, Kohta Murase

    Proceedings of the International Astronomical Union　11　214-217　2016年

    出版者・発行元： Cambridge University Press

    DOI： 10.1017/S1743921316011807 　

    ISSN：1743-9221 1743-9213

  78. Hadronic origin of multi-TeV gamma rays and neutrinos from low-luminosity active galactic nuclei: Implications of past activities of the Galactic center 査読有り

    Yutaka Fujita, Shigeo S. Kimura, Kohta Murase

    Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology　92　(2)　2015年7月6日

    出版者・発行元： American Physical Society

    DOI： 10.1103/PhysRevD.92.023001 　

    ISSN：1550-2368 1550-7998

  79. NEUTRINO AND COSMIC-RAY EMISSION AND CUMULATIVE BACKGROUND FROM RADIATIVELY INEFFICIENT ACCRETION FLOWS IN LOW-LUMINOSITY ACTIVE GALACTIC NUCLEI 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kohta Murase, Kenji Toma

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　806　(2)　159　2015年6月

    DOI： 10.1088/0004-637X/806/2/159 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  80. The role of the inner disk in mass accretion to the star in the early phase of star formation 査読有り

    Takuya Ohtani, Shigeo S. Kimura, Toru Tsuribe, Eduard I. Vorobyov

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　66　(6)　112　2014年12月

    DOI： 10.1093/pasj/psu098 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

  81. Effect of lift force on the aerodynamics of dust grains in the protoplanetary disk 査読有り

    Masaki S. Yamaguchi, Shigeo S. Kimura

    EARTH PLANETS AND SPACE　66　132　2014年10月

    DOI： 10.1186/1880-5981-66-132 　

    ISSN：1880-5981

  82. EFFECTS OF HIGH-ENERGY PARTICLES ON ACCRETION FLOWS ONTO A SUPERMASSIVE BLACK HOLE 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, Fumio Takahara

    ASTROPHYSICAL JOURNAL　791　(2)　100　2014年8月

    DOI： 10.1088/0004-637X/791/2/100 　

    ISSN：0004-637X

    eISSN：1538-4357

  83. Conditions of Gravitational Instability in Protoplanetary Disks 査読有り

    Shigeo S. Kimura, Toru Tsuribe

    PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN　64　(5)　116　2012年10月

    DOI： 10.1093/pasj/64.5.116 　

    ISSN：0004-6264

    eISSN：2053-051X

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MISC 8

  1. 高エネルギーニュートリノ観測 からの 2040 年代スペース天文学 への期待

    岩切 渉, 木村 成生

    天文月報　117　(9)　2024年8月

  2. ブラックホール天体での宇宙線加速と高エネルギー放射 招待有り

    木村成生

    天文月報　2023　(112)　637-646　2023年11月

  3. 超巨大ブラックホール近傍から放射される高エネルギー粒子 招待有り

    木村成生

    Isotope News　2022　(8)　2022年8月

  4. 静穏な超巨大ブラックホールから放射される高エネルギー粒子

    木村成生

    FRIS News　13　2022年3月

  5. 相対論的無衝突衝撃波での乱流ダイナモによる磁場増幅

    冨田沙羅, 大平豊, 木村成生, 富田賢吾, 當真賢二

    日本天文学会年会講演予稿集　2022　2022年

    ISSN： 1347-0639

  6. ブラックホール降着流における高エネルギー現象

    木村成生

    日本物理学会誌　76　(12)　2021年12月

  7. 静穏時のブラックホール連星での強磁場降着流の形成と電磁波・宇宙線放射

    木村成生, 須藤貴弘, 樫山和己, 川中宣太

    日本天文学会年会講演予稿集　2021　2021年

    ISSN： 1347-0639

  8. 高エネルギー天体としての高温降着流

    木村成生

    天文月報　2017　(7)　2017年7月

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書籍等出版物 2

  1. 天文学者が1を知ると、宇宙は10の謎を投げかけてくる : 研究者たちが見ている宇宙の最前線

    田中, 雅臣, 津村, 耕司, 佐藤, 文衛, 前原, 裕之, 守屋, 堯, 樫山, 和己, 木村, 成生, 秋山, 和徳, 播金, 優一

    河出書房新社　2025年5月

    ISBN: 9784309254838

  2. The Encyclopedia of Cosmology Set 2: Frontiers in Cosmology Volume 2: Neutrino Physics and Astrophysics

    Floyd W Stecker, Pedro A N, Machado, John M LoSecco, Francis Halzen, Ali Kheirandish, Steven W Barwick, Christian Glaser, John F Krizmanic, George M Fuller, W C Haxton, E B Grohs, Shigeo S Kimura, Kohta Murase, Todor Stanev

    2023年11月

    ISBN: 9789811289699

講演・口頭発表等 62

  1. Stellar-mass Black Holes as Galactic PeVatrons 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    Tokyo PeVatron Workshop　2026年4月21日

  2. Theoretical Models for Galactic PeVatrons 招待有り

    木村成生

    日本天文学会 2026 年春季年会　2026年3月5日

  3. Isolated Black Holes as Potential PeVatrons 国際会議

    Shigeo Kimura

    YKIS2026: Black Holes and Neutron Stars with Multi-Messengers　2026年2月9日

  4. Galactic Stellar-mass Black Holes as Potential PeVatrons 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    MeV–PeV Frontiers: New Perspectives in Gamma-Ray Astronomy and Particle Acceleration　2025年12月16日

  5. Subaru observations for IC230724A 国際会議

    Shigeo Kimura

    Annual Conference on Multi-messenger Astrophysics 2025　2025年11月19日

  6. Which Source Classes Can We Confidently Rule Out? 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    The 22nd meeting of the AAS High Energy Astrophysics Division (HEAD 22)　2025年10月14日

  7. Non-thermal Phenomena in Strongly Magnetized Accretion Flows around Black Holes 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    9th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP 2025)　2025年9月24日

  8. Theoretical Modeling for Galactic PeVatrons and Super-knee Cosmic-ray Sources 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    GCOS Workshop　2025年9月10日

  9. 宇宙ニュートリノ追観測による電磁波対応天体探索

    木村成生

    Exploring Extreme Transients: Frontiers in the Early Universe and Time-Domain Astronomy　2025年8月7日

  10. TeV-PeV gamma-ray emissions from Galactic Stellar-mass Black Holes 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    2nd LHAASO Symposium　2025年3月22日

  11. Magnetic Reconnection around Black Holes and Multi-wavelength Emission Modeling from Them 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    International Workshop on Magnetic Reconnection in Space, Solar, Astrophysical, and Laboratory Plasmas (MR2025)　2025年3月12日

  12. ニュートリノと X 線で探る高エネルギー天体現象 招待有り

    木村成生

    高宇連研究会 2025　2025年3月7日

  13. 孤立ブラックホールからの電磁波放射

    木村成生

    ブラックホール探査研究会 2025　2025年3月4日

  14. 相互作用駆動型超新星からのガンマ線・ニュートリノ放射

    木村成生

    理論懇シンポジウム2024　2024年12月25日

  15. Pursuing Sources of Cosmic High-energy Neutrinos 国際会議 招待有り

    International Conference on Neutrinos and Dark Matter 2024 (NuDM-2024)　2024年12月13日

  16. Progress of theoretical modeling on high-energy neutrino emission

    Shigeo Kimura

    Annual Conference on Multi-messenger Astrophysics 2024,　2024年11月19日

  17. Physical processes for high-energy neutrino astrophysics 招待有り

    木村成生

    Workshop on theoretical modeling of neutrino-emitting objects 2024　2024年11月6日

  18. 輻射流体計算を基にした相互作用駆動型超新星からのガンマ線・ニュートリノ放射

    木村成生

    高エネルギー宇宙物理学研究会 2024　2024年10月21日

  19. 超巨大ブラックホール周囲からの高エネルギーニュートリノ放射 招待有り

    木村成生

    Exploring Extreme Transients: Emerging Frontiers and Challenges　2024年8月6日

  20. 2nd-order Fermi Acceleration Model in AGN Accretion Flows 国際会議

    Shigeo Kimura

    AMES Workshop　2024年7月2日

  21. Magnetic reconnection in radio galaxies: mass loading onto relativistic jets and multi-wavelength emission 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    UJI Reconnection Workshop 2024　2024年6月13日

  22. Optical Follow-up Observations to Cosmic Neutrino Events in 2030s 国際会議

    Shigeo Kimura

    ELT Science in Light of JWST Asia, Sendai　2024年6月5日

  23. Non-thermal emissions from accretion flows: Neutrinos from AGN and multi-wavelength signatures from isolated black holes 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    High-energy Astrophysics/Compact Object Mini-Workshop at TDLI　2024年5月17日

  24. High-energy Neutrinos from Binary Neutron-star Mergers 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    Dialog at Dream Field 2024 (DDF 2024)　2024年5月13日

  25. 近傍セイファート銀河からのハドロン起源 MeV ガンマ線放射

    木村成生

    日本天文学会 2024 年春季年会　2024年3月11日

  26. Magnetic Reconnection in Black Hole Magnetosphere 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    Black Hole Astrophysics with VLBI 2024　2024年2月14日

  27. 星間空間を漂う孤立ブラックホールからの高エネルギー放射

    木村成生

    理論懇シンポジウム2023　2023年12月26日

  28. Galactic Black Holes as PeVatrons and sub-PeV gamma-ray sources 国際会議 招待有り

    Shigeo Kimura

    The 32nd Texas Symposium on Relativistic Astrophysics　2023年12月13日

  29. Brief overview of theoretical models on cosmic neutrino sources 国際会議

    Shigeo Kimura

    Annual Conference on Multi-messenger Astrophysics　2023年12月4日

  30. 星間空間を漂う孤立ブラックホールが引き起こす多波長放射とその観測可能性 招待有り

    木村成生

    京都大学宇宙物理学教室談話会　2023年12月1日

  31. 動的なMRI乱流場中での宇宙線粒子の振る舞い

    木村成生

    高エネルギー宇宙物理学研究会 2023　2023年11月28日

  32. 宇宙高エネルギーニュートリノ背景放射の起源 招待有り

    木村成生

    マルチメッセンジャー天文学の展開　2023年11月1日

  33. Particle Acceleration in Accretion Flows and Related High-energy Signatures 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    High Energy Phenomena in Relativistic Outflows (HEPRO VIII)　2023年10月25日

  34. ニュートリノ放射天体の理論モデル 招待有り

    木村成生

    日本天文学会 2023 年秋季年会　2023年9月20日

  35. 宇宙ニュートリノを用いた宇宙線起源天体の探索 招待有り

    木村成生

    日本物理学会 2023 年秋季年会　2023年9月18日

  36. 原始星フレアでの宇宙線生成とガンマ線放射

    木村成生

    宇宙線で繋ぐ文明・地球環境・太陽系・銀河 2023　2023年9月14日

  37. Neutrino emission from accretion flows in active galactic nuclei 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    ICRC 2023 satellite workshop　2023年8月7日

  38. High-energy neutrino emissions from the vicinity of supermassive black holes 国際会議

    Shigeo S. Kimura

    The 38th International Cosmic-Ray Conference 2023 (ICRC2023)　2023年7月31日

  39. Magnetic Reconnection at Black-hole Magnetosphere 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    MR2023 Workshop on Magnetic Reconnection　2023年6月27日

  40. Galactic Black Holes as PeVatrons 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    The 1st LHAASO Symposium　2023年5月31日

  41. Neutrinos from accretion flows onto supermassive black holes 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    Physics & Astronomy Department Forum at University of Nevada Las Vegas　2023年5月5日

  42. Magnetic Reconnection and Subsequent Emission from Stellar-mass Black Holes 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    Astro-Coffee talk at Institute of Advanced Study　2023年4月24日

  43. Magnetic Reconnection in Black-hole Magnetosphere 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    Astroplasmas Seminar at Princeton University　2023年4月21日

  44. Observable Signatures from Black Holes in Disks of Active Galactic Nuclei 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    Astro-Coffee talk at Institute of Advanced Study　2023年4月10日

  45. Non-thermal processes in radiatively inefficient accretion flows 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    THEA Seminar at Columbia University　2023年4月7日

  46. 銀河系外宇宙線と宇宙ニュートリノの起源について 招待有り

    木村成生

    第六回 空気シャワー観測による宇宙線の起源探索研究会　2023年3月27日

  47. ブラックホール天体での宇宙線加速と高エネルギー放射 招待有り

    木村成生

    日本天文学会 2023 年春季年会　2023年3月15日

  48. Magnetic reconnection in Black Hole Magnetospheres 招待有り

    木村成生

    ブラックホールジェット・降着円盤・円盤風研究会 2023　2023年3月1日

  49. Theory overview of multimessenger signatures from GRBs 国際会議 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    NCfA Symposium 2023: The Path forward in Multimessenger Astrophysics　2023年2月23日

  50. Exploring the plasma loading mechanism of radio jets launched from black holes 招待有り

    木村成生

    基礎物理学研究所セミナー　2022年12月27日

  51. 太陽フレアからのガンマ線放射と原始星フレアからの非熱的放射

    木村成生

    第35回理論懇シンポジウム　2022年12月21日

  52. High-energy Neutrino Emission from Accretion Flows 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    UNSOLVED PROBLEMS IN ASTROPHYSICS AND COSMOLOGY 2022　2022年12月5日

  53. Exploring the plasma loading mechanism of radio jets launched from black holes 招待有り

    2022年11月24日

  54. Non-thermal processes in Accretion flows 招待有り

    2022年10月28日

  55. 天体ニュートリノを用いた宇宙線起源天体の探索

    木村成生

    宇宙線で繋ぐ文明・地球環境・太陽系・銀河　2022年10月26日

  56. PFS を用いた天体高エネルギーニュートリノ追観測

    木村成生

    PFS Community Meeting　2022年10月4日

  57. ブラックホールジェットの地平面近傍の電波放射機構:Sgr A*で見えない理由

    木村成生

    日本天文学会2022年秋季年会　2022年9月14日

  58. Gamma-ray and neutrino emission from radiatively inefficient accretion flows

    2022年8月9日

  59. ブラックホール降着流での高エネルギー現象 招待有り

    木村成生

    相対論的現象で探る宇宙の進化II　2022年5月27日

  60. 孤立ブラックホール周囲の強磁場降着流からの多波長放射とその観測可能性

    木村成生

    日本天文学会2022年春季年会　2022年3月2日

  61. Cosmic Rays in Accretion Flows 招待有り

    Shigeo S. Kimura

    Computational Astrophysics Groups Seminar at Tsinghua University　2022年3月2日

  62. Multi-wavelength emission from magnetically arrested disks

    2022年2月8日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 9

  1. 孤立ブラックホールからの多波長放射モデルの構築と探査手法の確立

    木村 成生

    2026年4月 ～ 2029年3月

  2. マルチメッセンジャー宇宙物理学：静的な宇宙から躍動する宇宙へ

    吉田 滋, 森崎 宗一郎, 田中 雅臣, 芹野 素子, 野田 浩司, 奥村 曉, 米徳 大輔, 木村 成生, 柴田 大, 石原 安野, カンノン キップ, 馬場 彩

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

    研究機関：Chiba University

    2023年4月1日 ～ 2028年3月31日

  3. ニュートリノ天体からのマルチメッセンジャー信号に関する多角的理論研究

    木村 成生, 藤田 裕, 樫山 和己, 山崎 了, 堀内 俊作, 浅野 勝晃

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

    研究機関：Tohoku University

    2023年4月1日 ～ 2028年3月31日

  4. ニュートリノ天文学で探る天体高エネルギー粒子の起源

    2022年6月 ～ 2027年3月

  5. ブラックホール降着流での宇宙線加速過程とニュートリノ放射

    木村 成生

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究機関：Tohoku University

    2022年4月 ～ 2027年3月

  6. 星・惑星形成過程における高エネルギー物理現象の探求

    富田 賢吾, 木村 成生, 大平 豊, 岩崎 一成, 古家 健次, 高棹 真介

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2021年4月5日 ～ 2026年3月31日

  7. マルチメッセンジャー天文学を用いた天体高エネルギー粒子起源の探求

    木村 成生

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：Tohoku University

    2019年4月25日 ～ 2022年3月31日

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    今年度は活動銀河核からの高エネルギー粒子放射と、短いガンマ線バースとの長期活動について現象論的な研究を行った。 ・活動銀河核降着流からの高エネルギー放射 活動銀河核中心部の高温プラズマでは、宇宙線陽子が電磁相互作用により加速される。加速された陽子は背景の物質と相互作用して高エネルギーニュートリノを放射する。我々は明るい活動銀河核と暗い活動銀河核との両方の場合に、ガンマ線放射とニュートリノ放射とを計算し、現在IceCube実験が観測している宇宙ニュートリノ背景放射を広いエネルギー範囲で再現できることを示した。また、近傍の活動銀河核から軟ガンマ線は計画中のガンマ線衛星やニュートリノ実験により検出可能であることも明らかにした。また、暗い活動銀河核からの軟ガンマ線は観測されている軟ガンマ線背景放射を自然に説明できる。 ・短いガンマ線バーストの長期活動 連星中性子星の合体事象は短いガンマ線バーストを引き起こし、同時に多量の噴出物質を撒き散らす。我々は合体時に生成された噴出物質からの光子供給を考慮に入れた上で短いガンマ線バースとの長期活動中のガンマ線放射を計算し、短いガンマ線バーストからの高エネルギーガンマ線が重力波に対するGeV-TeVガンマ線対応天体としてFermi衛星やCTAガンマ線望遠鏡により検出可能であることを示した。また、短いガンマ線バーストの長期活動は、100秒程度の長期放射と１万秒程度のプラトー放射の二つに区分される。我々は長期放射の明るさとスペクトルの情報を用いて、長期放射はローレンツ因子が10以上の相対論的なジェットから放射されていることを示した。さらに、プラトー放射は長期放射が即時放射のジェットに追いついた際に放射されるというモデルで無理なく説明できることも示した。

  8. High-Energy Emission as Probes of the Connection between Short Gamma-Ray Bursts and Neutron Star Mergers

    提供機関：NASA

    制度名：Fermi Guest Investigator Program Cycle 11

    2019年9月 ～ 2020年8月

  9. 原始惑星系円盤の重力不安定と分裂条件

    木村 成生

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：Osaka University

    2013年4月1日 ～ 2015年3月31日

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    惑星は生まれたばかりの恒星である原始星の周囲を取り囲む原始惑星系円盤の中で形成されると考えられている。その中で起こる固体微粒子の集積過程、円盤の力学的進化などは惑星形成過程を理解する上で非常に重要である。 生まれたての恒星である原始星は、原始星へ物質が降り積もることで重力エネルギーを解放して光っている。短時間のうちに明るさが急激に増える原始星もあり、この現象の起源として２つの有力な説がある。一つは円盤の外側の方で重力不安定により分裂したガスの塊が中心星に落ちるというものである。もう一つは円盤内部で磁気回転不安定が活性・不活性を繰り返すことで質量降着率の増減をつくるというものである。この二つの説は相反するものではないため、ガス塊が落ちてくるなかで磁気流体不安定がどうなるかを調べた。その結果、重力不安定と時期流体不安定の２つの現象が互いに関連し合って増光現象と結びついている可能性を提案した。 現在の固体惑星形成の標準モデルでは、原始惑星系円盤の中で運動する固体微粒子が衝突を繰り返して固体惑星へと成長すると考えられている。この固体粒子が衝突する際に、粒子が自転角運動量を持つ可能性がある。その場合には、固体粒子に揚力が働くため、運動が変化すると考えられる。そこで、我々は円盤中の固体微粒子に働く揚力の効果を調べた。まず、固体粒子に角運動量が供給され続けるかどうかを見積もり、大きくな粒子は回転は持続し、揚力が働きうるという結果を得た。粒子にどの程度の揚力が働くかを、運動方程式を解くことで調べた。その結果、原始惑星系円盤の特性によっては揚力が無視できない場合が存在する可能性がある。 中心天体周りの回転円盤の物理は原始惑星系円盤だけでなく、ブラックホールへの降着流でも見られる。高温降着流中での非熱的粒子の力学構造への影響やニュートリノ放射についても研究も行った。

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担当経験のある科目(授業) 8

  1. 相対論的物理学特論I（高エネルギー天文学）　東北大学

  2. 高エネルギー宇宙物理学　千葉大学

  3. 高エネルギー宇宙物理学　京都大学

  4. 学問論演習　東北大学

  5. 相対論的天体物理学特論Ⅰ（高エネルギー天文学）　東北大学

  6. 学問論演習　東北大学 学部教養科目

  7. 学問論演習　東北大学

  8. 自然の科学　東北学院大学

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社会貢献活動 1

  1. 片平まつり 学際研（宇宙企画） 講演者

    2025年10月11日 ～