極光度X線天体を通じた高光度降着円盤および巨大ブラックホール形成過程の研究

• Project/Area Number: 15740119
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松本 浩典 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90311365)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2003: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ブラックホール / X線天文学 / X線検出器 / X線偏光検出 / 中質量ブラックホール / ブラックホール形成過程 / スターバースト銀河 / X線CCD / X線偏光 / ガスマイクロピクセルチェンバー

Research Abstract

これまでブラックホール(BH)には、太陽の10倍程度の質量の恒星質量BHと、各銀河の中心に存在する太陽質量の100万倍以上の巨大BHという2種類が存在することが知られていた。しかし我々がM82銀河に発見した極光度X線天体は、その間の中質量BHである可能性が高く、巨大BH形成過程を知る上で極めて重要な天体である。また、その極度に大きい光度をどのような物理過程で輻射しているのかも良くわかっていない。これらの謎を解明するには、高エネルギーX線領域での撮像観測が鍵を握る。
2005年7月に打ち上げられた日本のX線天文衛星「すざく」は幅広いダイナミックレンジを持ち、特にX線CCDは高エネルギー側で低バックグラウンド・高検出感度・高エネルギー分解能を誇る。まさに極光度X線天体の観測に最適の衛星である。私は「すざく」のX線CCD開発者として、その性能を最大限発揮させるべく、性能評価およびキャリブレーションを行った。そして「すざく」X線CCDでTeVγ線天体HESS J1616-508の観測を行い、この天体はX線では非常に暗いことを発見した。TeVγ線で非常に明るいがX線では暗いという非常に特異な性質を持つこの天体は、粒子加速の物理過程に関する新しい情報を我々にもたらすことが期待されている。また、次期X線天文衛星NeXTには、さらに高エネルギー側の感度を向上させたX線CCDを搭載させる予定であり、私はその開発も行った。またもし極光度X線天体が本当に中質量BH周辺の降着円盤からのX線放射であるならば、一般相対論的効果によりX線が偏光することが期待される。将来のX線偏光観測を睨み、ガスマイクロピクセルチェンバーを用いたX線偏光計の開発を行い、実際にKEK Photon Factoryの放射光を用いた偏光検出実験を行い、偏光検出に成功した。

Research Products

• [Journal Article] X-ray imaging spectrometers (XIS) of Astro-E2 (2005)
  • Author(s): Hironori Matsumoto
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 541 Pages: 357-357
• [Journal Article] Performance of back supportless CCDs for the NeXT mission (2005)
  • Author(s): Shin-ichiro Takagi
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 541 Pages: 385-385
• [Journal Article] The ground calibration of X-ray CCD cameras (XIS) with front-illuminated chips onboard Astro-E2 (2005)
  • Author(s): Hiroshi Nakajima
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 541 Pages: 365-365
• [Journal Article] X-ray Imaging Spectrometers (XIS) of Astro-E2 (2005)
  • Author(s): Matsumoto, H.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A (発表予定)
• [Journal Article] Chandra Observation of the Starburst Galaxy NGC 21416 (2005)
  • Author(s): Inui, T.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 57, No.1 Pages: 135-145
• [Journal Article] Starburst at the Expanding Molecular Superbubble in M82 : Self-induced Starburst at the Inner Edge of the Superbubble (2005)
  • Author(s): Matsushita, S.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume 618, Issue 2 Pages: 712-722
• [Journal Article] Wide band X-ray Imager (WXI) and Soft Gamma-ray Detector (SGD) for the NeXT Mission (2004)
  • Author(s): Takahashi, T.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE 5488 Pages: 549-560
• [Journal Article] Ground calibration of CCD camera (XIS) with front-illuminated chips onboard Astro-E2 (2004)
  • Author(s): Nakajima, H.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE 5488 Pages: 124-135
• [Journal Article] Ground calibration of X-ray CCD detectors with charge injection for the X-ray imaging spectrometer on AStro-E2 (2004)
  • Author(s): LaMarr, B.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE 5501 Pages: 385-391
• [Publications] Dotani, T.: "X-ray imaging spectrometer(XIS)on board Astro-E2"X-ray imaging spectrometer(XIS)on board Astro-E2. 4851. 1071 (2003)
• [Publications] Matsushita, S.: "Starburst at the Molecular Superbubble in M82"Star Formation at High Angular Resolution, International Astronomical Union. Symposium. 221. 195 (2004)
• [Publications] Matsumoto, H.: "Peculiar Characteristics of a Hyper-luminous X-ray Source in M82"The Proceedings of the IAU 8th Asian-Pacific Regional Meeting, Volume I, ASP Conference Proceedings. 289. 291 (2003)