Ｘ線偏光観測で探る超新星残骸における粒子加速機構

• Project/Area Number: 13J05448
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 武内 陽子 東京理科大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 超新星残骸 / 元素合成 / すざく衛星 / 爆発の種類判定 / X線偏光観測 / 粒子加速 / ガス検出器 / 国際情報交換 / アメリカ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的である超新星残骸(SNR)での粒子加速機構を探るために、我々が開発しているX線偏光装置を宇宙に設置する必要がある。しかし、このプロジェクトは予算超過のため、2014年度に一旦停止している。

本年度の学位取得のため、私は宇宙の元素の起源や成り立ちを探るために、遠方銀河にある超新星爆発の種類判定の方法を確立を目指した。具体的には、超新星爆発の種類には、Ia型と重力崩壊型の2つがあり、それぞれの爆発で合成される元素に違いがあることがわかっている。爆発の種類とその頻度を調べることは、我々の身近な元素の組成比の起源を調べることに繋がる。爆発後にみられるSNRは高温の薄いプラズマからなり、星を構成していた爆発噴出物の元素が放つX線を直接観測できることから、その元素の種類と量を調べることで、爆発の種類を特定することができる。爆発噴出物を正確に見積もるためには、爆風によって掃き集められる星間物質と爆発噴出物を空間的に切り分けることが重要だと考えられ、今まで空間分解能に優れたX線望遠鏡による観測が盛んに行われてきた。
本研究は、従来の方法とは違い、エネルギー分解能が十分にあれば、SNRの構造を空間分解しなくても、元素の生成量が爆発の種類ごとに違うことを活かして、爆発の種類の特定が可能ではないかという点に着目した。私は、大小マゼラン星雲のSNRのうち、X線観測衛星「すざく」のアーカイブデータを用いてスペクトルの系統解析を行い、その方法の検証を試みた。結果、爆発の種類の特定が難しいとされる古いSNR (年齢 >1万年) において、スペクトルの1 keV付近の輝線構造から古いSNRにおいても爆発噴出物の寄与が十分にあることを示し、そのスペクトルの特徴から爆発の種類の分類に成功した。この内容は博士論文としてまとめただけでなく、天文学会での口頭成果報告と、雑誌PASJへの論文掲載がされた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A systematic study of evolved supernova remnants in the large and small Magellanic Clouds with Suzaku (2016)
  • Author(s): Yoko Takeuchi, Hiroya Yamaguchi, and Toru Tamagawa
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 印刷中 Issue: SP1
  • DOI: 10.1093/pasj/psv127
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evidence for Thermal X-Ray Line Emission from the Synchrotron-dominated Supernova Remnant RX J1713.7-3946 (2015)
  • Author(s): Katsuda, Satoru; Acero, Fabio; Tominaga, Nozomu; Fukui, Yasuo; Hiraga, Junko S.; Koyama, Katsuji; Lee, Shiu-Hang; Mori, Koji; Nagataki, Shigehiro; Ohira, Yutaka; and 7 coauthors
  • Journal Title: ApJ Volume: 814 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1088/0004-637x/814/1/29
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission (2014)
  • Author(s): Yoko Takeuchi, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Toru Tamagawa, Wataru Iwakiri, Fumi Asami, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Teruaki Enoto, J. Kevin Black, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 9144
• [Journal Article] Performance verification of the gravity and extreme magnetism small explorer (GEMS) X-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Teruaki Enoto, J. Kevin Black, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda, Toru Tamagawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, Akifumi Yoshikawa, Hannah R. Marlowe, Scott Griffiths, Philip E. Kaaret, David Kenward, Syed Khalid
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 9144
• [Journal Article] Monte-Carlo estimation of the inflight performance of the GEMS satellite x-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Takao Kitaguchi, Toru Tamagawa, Asami Hayato, Teruaki Enoto, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, J. Kevin Black, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda, John F. Krizmanic, Steven J. Sturner, Scott Griffiths, Philip E. Kaaret, Hannah R. Marlowe
  • Journal Title: Proceedings of SPIE Volume: 9144
• [Journal Article] Property of LCP-GEM in Pure Dimethyl Ether at Low Pressure (2014)
  • Author(s): Y. Takeuchi, T. Tamagawa, T. Kitaguchi, S. Yamada, W. Iwakiri, F. Asami, A. Yoshikawa, K. Kaneko, T. Enoto, A. Hayato, T. Kohmura and the GENIS/XACT team
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: Volume 9 Issue: 01 Pages: C01002-C01002
  • DOI: 10.1088/1748-0221/9/01/c01002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of a Diehard GEM using PTFE insulator substrate (2014)
  • Author(s): M. Wakabayashi, K. Komiya, T. Tamagawa, Y. Takeuchi, K. Aoki, A. Taketani, H. Hamagaki
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: Volume 9 Issue: 03 Pages: C03043-C03043
  • DOI: 10.1088/1748-0221/9/03/c03043
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 宇宙X線偏光観測のためのガス電子 増幅フォイルの性能調査 (2016)
  • Author(s): 窪田めぐ, 武内陽子, Kevin Black, 榎戸輝揚, 早藤麻美, Joanne E. Hill, 岩切渉, Keith Jahoda, 北口貴雄, 西田和樹, 玉川徹
  • Organizer: 日本物理学会 春季大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission (2015)
  • Author(s): Megu Kubota, Yoko Takeuchi, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, et al.
  • Organizer: International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors (MPGD 2015)
  • Place of Presentation: Torieste, Italy
  • Year and Date: 2015-10-12
• [Presentation] 電気パルスで変調駆動できる可搬型X線発生装置の開発 (2015)
  • Author(s): 西田和樹, 玉川徹, 岩切渉, 鈴木良一, 加藤英俊, 志岐成友, 武内陽子, 北口貴雄, 早藤麻美, 榎戸輝陽, 窪田恵
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] 「すざく」によるマゼラン星雲の古い超新星残骸の系統調査 (2015)
  • Author(s): 武内陽子、山口弘悦、玉川徹
  • Organizer: 日本天文学会 秋季大会
  • Place of Presentation: 甲南大学
  • Year and Date: 2015-09-12
• [Presentation] SPring-8におけるマイクロパターンガス偏光計の性能評価 (2015)
  • Author(s): 早藤 麻美, 北口 貴雄, 岩切 渉, 玉川 徹, 窪田 恵, 西田 和樹, 武内 陽子, 榎戸 輝揚, 武井 大, 高山 裕貴
  • Organizer: 日本天文学会 秋季大会
  • Place of Presentation: 甲南大学
  • Year and Date: 2015-09-12
• [Presentation] 宇宙観測を目的としたTPC型X線偏光計の性能評価試験 (2015)
  • Author(s): 早藤 麻美, 北口 貴雄, 岩切 渉, 玉川 徹, 武内 陽子, 窪田 恵, 西田 和樹, 榎戸 輝揚
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] PRAXYS衛星搭載X線偏光計のシンクロトロン放射光を用いた性能評価 (2015)
  • Author(s): 岩切渉，北口貴雄，早藤麻美，玉川徹，武内陽子，窪田恵，西田和樹，榎戸輝揚，Keith M. Jahoda，Joanne E. Hill，J. Kevin Black
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] PRAXyS衛星搭載に向けた光電効果型ガス偏光計の性能評価 (2015)
  • Author(s): 窪田恵、武内陽子、西田和樹、吉川瑛文、金子健太、榎戸輝揚、 早藤麻美、北口貴雄、岩切渉、玉川徹、Keith M. Jahoda、Joanne E. Hill、J. Kevin Black
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] X 線偏光観測衛星 PRAXyS (2015)
  • Author(s): 玉川 徹, 早藤麻美, 北口貴雄, 榎戸輝揚, 岩切 渉, 吉川瑛文, 武内陽子, 窪田 恵, 西田和樹, 田原 譲, 幅 良統, 林田 清, 水野恒史, Keith Jahoda, Joanne Hill, ほか PRAXyS 衛星チーム
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] SPring-8 によるマイクロパターンガス偏光計の詳細な性能評価 (2015)
  • Author(s): 北口 貴雄, 玉川 徹, 早藤 麻美, 岩切 渉, 窪田 恵, 西田 和樹, 武内 陽子, 榎戸 輝揚, 武井 大, 高山 裕貴
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] X線の直線偏光・分光・到達時間を測定できるマイクロパターンガス検出器の開発 (2014)
  • Author(s): 北口 貴雄, 玉川 徹, 早藤 麻美, 榎戸 輝揚, 岩切 渉, 吉川 瑛文, 金子 健太, 武内 陽子, 窪田 恵, 西田 和樹
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [Presentation] 光電子追跡型X線偏光計の製作および基礎性能評価 (2014)
  • Author(s): 武内 陽子, 玉川徹, 北口貴雄, 早藤麻美, 榎戸輝揚, 岩切渉(理研), 吉川瑛文, 金子健太, 窪田恵, 西田和樹
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 小型かつ変調型のX線発生装置Modulated X-ray Source(MXS)の製作と性能評価 (2014)
  • Author(s): 岩切渉、早藤麻美、武内陽子、玉川徹、北口貴雄、榎戸輝揚、 吉川瑛文、金子健太、窪田恵、西田和樹 (理研/東京理科大学)、Keith Gendreau
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission (2014)
  • Author(s): Yoko Takeuchi, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Toru Tamagawa, Wataru Iwakiri, Fumi Asami, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Teruaki Enoto, J. Kevin Black, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2014: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-06-24
• [Presentation] Performance verification of the gravity and extreme magnetism small explorer (GEMS) X-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Teruaki Enoto, J. Kevin Black, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda, Toru Tamagawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, Akifumi Yoshikawa, Hannah R. Marlowe, Scott Griffiths, Philip E. Kaaret, David Kenward, Syed Khalid
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2014: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-06-24
• [Presentation] Monte-Carlo estimation of the inflight performance of the GEMS satellite x-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Takao Kitaguchi, Toru Tamagawa, Asami Hayato, Teruaki Enoto, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, J. Kevin Black, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda, John F. Krizmanic, Steven J. Sturner, Scott Griffiths, Philip E. Kaaret, Hannah R. Marlowe
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2014: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-06-24
• [Presentation] X線偏光観測衛星GEMSの現状(II) (2014)
  • Author(s): 玉川徹, 武内陽子
  • Organizer: 日本天文学会2014年春期年会
  • Place of Presentation: 国際基督大学
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] X線ビームライン高偏光化とコンプトン偏光計の製作および性能評価試験 (2014)
  • Author(s): 窪田恵, 武内陽子
  • Organizer: 日本天文学会2014年春期年会
  • Place of Presentation: 国際基督大学
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] X線偏光観測衛星GEMSの現状と今後 (2014)
  • Author(s): 玉川徹, 武内陽子
  • Organizer: 第14回 宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] 低圧の純ジメチルエーテル下でのGEM動作 (2013)
  • Author(s): 武内陽子
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] Property of LCP-GEM in Pure Dimethyl Ether under Low Pressure (2013)
  • Author(s): Y. Takeuchi, T. Tamagawa, T. Kitaguchi, S. Yamada, W. Iwakiri, F. Asami, A. Yoshikawa, K. Kaneko, T. Enoto, A. Hayato, T. Kohmura and the GEMS/XACP team
  • Organizer: 3rd International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors (MPGD2013)
  • Place of Presentation: Zaragoza, Spain.
  • Year and Date: 2013-07-03
• [Presentation] Development of a Diehard GEM using PTFE insulator substrate (2013)
  • Author(s): M. Wakabayashi, K. Komiya, T. Tamagawa, Y. Takeuchi, K. Aoki, A. Taketani, H. Hamagaki
  • Organizer: 3rd International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors (MPGD2013)
  • Place of Presentation: Zaragoza, Spain.
  • Year and Date: 2013-07-03