ハード状態にあるＬＭＸＢにおけるコンプトンコロナの幾何形状の探求

• Project/Area Number: 12F02321
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 牧島 一夫 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20126163)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ZHANG Zhongli 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: 中性子星 / 低質量連星系 / 宇宙Ｘ線 / 質量降着 / 科学衛星 / コロナ / 宇宙X線 / 高温コロナ / コンプトン散乱

Outline of Annual Research Achievements

磁場の弱い中性子星(NS)にガスが降着する系、すなわちLow Mass X-ray Binary (LMXB) では、降着するガス流はまず光学的に厚い降着円盤を形成するが、中心に近づくと光学的に薄い「コロナ」に変化し、最後はNS表面に激突する。解放される重力エネルギーは、円盤からの多温度黒体放射(軟X線)、NS表面からの黒体放射、それらの光子がコロナでコンプトン散乱された硬X線、という３つの成分で放射される。このうちコロナの位置や形状は、長年の研究にもかかわらず、不明であった。Zhang博士の研究手法は、LMXBのうちほぼ真横から見ていると考えられる一群の天体（dipperと呼ばれる）ではそうでない天体よりコンプトン散乱が系統的に強いかを検証することである。もしそうであれば、コロナは球形ではなく、扁平であると結論できる。
Zhang博士は昨年度、宇宙Ｘ線衛星「すざく」により観測された、ソフト状態にあるdipper 4U 1916-053のデータを解析した結果、dipperではないLMXBに比べ、確かにコンプトン散乱の効果がより強いことを確認した。それを受けて今年度は、ハード状態のdipperとして EXO 0748-676を選び、その「すざく」データを同様に解析した。その結果、ここでも通常のハード状態LMXBに比べて逆コンプトン散乱が強い (具体的にはコンプトンの光学的厚みがより大)ことが確認でき、ハード状態での良く発達した高温コロナが、やはり完全な球形ではなく、一定の扁平度をもつことを確認できた。
以上により、降着率の高いとき実現するソフト状態でも、低いとき現れるハード状態でも、高温コロナの形状は球形ではなく、降着面に沿って扁平であることが確認できた。これにより研究の目的が達成されたといえる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Probing the accretion scheme of the dipping X-ray binary 4U 1915-05 with Suzaku (2014)
  • Author(s): Zhang, Z., Makishima, K., Sakurai, S., Sasano, M., and Ono, K.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 6
  • DOI: 10.1093/pasj/psu117
  • NAID: 40020355815
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Suzaku view of the neutron star in the dipping source 4U 1822-37 (2014)
  • Author(s): Sasano, M.,Makishima, K., Sakurai, S., Zhang, Z., and Enoto, T.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 2 Pages: 35-35
  • DOI: 10.1093/pasj/psu002
  • NAID: 40020090890
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Probing the Geometry of the Comptonizing Coronae of LMXBs (2014)
  • Author(s): Zhang, Z., Makishima, K., Sakurai, S., Sasano, M., Ono, K.
  • Journal Title: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe Volume: 1 Pages: 264-265
  • Open Access
• [Journal Article] Towards a Unification of the Hard and the Soft states of LMXBs (2014)
  • Author(s): Ono, K.,Torii,. Sakurai, S., Zhang, Z., Nakazawa, K. and Makishima, K.
  • Journal Title: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe Volume: 1 Pages: 204-205
  • Open Access
• [Journal Article] Suzaku studies of luminosity-dependent changes in the low-mass X-ray binary Aquila X-1 (2014)
  • Author(s): Sakurai, S.,Torii, S., Noda, H., Zhang, Z., Ono, K., Nakazawa, K., Makishima, K., Takahashi, H., Yamada, S. and Matsuoka, M.:
  • Journal Title: Publications of Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 1
  • DOI: 10.1093/pasj/pst010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spectral Properties of X-Ray Binaries in Centaurus A (2012)
  • Author(s): Burke, M., et al.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 766 Issue: 2 Pages: 88-88
  • DOI: 10.1088/0004-637x/766/2/88
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Suzaku observations of eclipsing LMXB 2S 0921-630 in the hard state (2015)
  • Author(s): Zhang, Z., Makishima, K., Sakurai, S., Ono K., and Sasano, M.
  • Organizer: 日本天文学会・春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学（ 大阪府 豊中市 ）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] Suzaku observation of eclipsing source EXO 0748-676 in the LHS (2014)
  • Author(s): Zhang, Z.,Makishima, K., Sakurai, S., Ono, K., Sasano, M., and Yamada, S.
  • Organizer: 日本天文学会・秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学（ 宮城県 仙台市 ）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Probing the Geometry of the Comptonizing Coronae of Neutron Star LMXBs (2014)
  • Author(s): Zhang, Z., Sasano, M., Ono, K., Makishima, K., and Sakurai, S.
  • Organizer: The 40th COSPAR Scientific Assembly
  • Place of Presentation: Moscow (Russia)
  • Year and Date: 2014-08-02
• [Presentation] Probing the Geometry of the Comptonizing Coronae of Neutron Star LMXBs (2014)
  • Author(s): Zhang, Z., Makishima, K., Sakurai, S., Sasano, M., and Ono, K.
  • Organizer: The X-ray Universe 2014
  • Place of Presentation: Dublin (Ireland)
  • Year and Date: 2014-06-16 – 2014-06-19
• [Presentation] Understanding Dipping LMXBs in the Same Scheme as Normal LMXBs (2014)
  • Author(s): Zhang, Z., Makishima, K.,Sakurai, S., Ono, K. and Sasano, M.
  • Organizer: 日本天文学会・春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学 ( 東京都 三鷹市 )
  • Year and Date: 2014-03-19 – 2014-03-22
• [Presentation] A Unified Compilation of Thermal Comptonization Processes in Accreting Objects (2014)
  • Author(s): Makishima, K., Zhang, Z., Noda, H., Toii, S., Skurai, S., Kobayashi, S.
  • Organizer: Suzaku-MAXI Conference: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe
  • Place of Presentation: 愛媛大学 ( 愛媛県 松山市 )
  • Year and Date: 2014-02-19 – 2014-02-22
• [Presentation] Probing the Geometry of the Comptonizing Coronae of LMXBs (2014)
  • Author(s): Zhang, Z.
  • Organizer: Suzaku-MAXI Conference: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe
  • Place of Presentation: 愛媛大学 ( 愛媛県 松山市 )
  • Year and Date: 2014-02-19 – 2014-02-22
• [Presentation] An introduction to X-ray Astronomy and International Research (2013)
  • Author(s): Zhang Z.
  • Organizer: 日本学術振興会サイエンス・ダイアログ講演
  • Place of Presentation: 山梨県立日川高校 ( 山梨県 山梨市 )
  • Year and Date: 2013-10-10
  • Invited
• [Presentation] Suzaku observation of the non-dip spectrum of the dipping source XB 1916-053 (2013)
  • Author(s): Zhang, Z., Sakurai, S., Sasano, M. and Makishima, K.
  • Organizer: 日本天文学会・秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学 ( 宮城県 仙台市 )
  • Year and Date: 2013-09-10 – 2013-09-12
• [Presentation] LMXB populations in galaxy outskirts : evidence for natal neutron star kicks (2013)
  • Author(s): Zhongli Zhang, Marat Gilfanov, Akos Bogdan
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 埼玉大学、さいたま市
  • Year and Date: 2013-03-20