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超新星残骸のX線精密撮像分光から探るIa型超新星の親星の起源

Research Project

Project/Area Number 16H03983
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

森 浩二  宮崎大学, 工学部, 准教授 (00404393)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
KeywordsX線CCD / 超新星残骸 / X線CCDカメラ
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、昨年度の結果を受け、ひとみ衛星に搭載したX線CCDカメラ「SXI」で得られたデータの詳細解析をおこなった。特に校正線源からの輝線中心値が短期間で変動している現象について調べた。まず、変動をより具体的に調べると、いずれも期待値よりも輝線中心値が上昇していることがわかった。また、その上昇は、「衛星が日照にある時間帯」および「SAA 通過直後の時間帯」であることがわかった。これらの時間帯で輝線中心値が上昇する直接的な原因は、「日照時の光漏れ」と「SAA 時に素子に貯まった電荷の掃き出しの残り」であり、それらがダーク見積りと CTI に影響を与えていることを突き止めた。SAA に関する後者については、電荷の掃き出し処理プロセスの調整をおこなえば、その後の観測では影響がでなかったと推測された。一方で、日照に関する前者については、根本的な問題であり、次の代替機搭載の CCD カメラ開発ではその対処が必須であることがわかった。これらの結果は、日本天文学会で報告をおこなった。さらに、X線CCDカメラ「SXI」の概要と軌道上の校正について、二編の論文にまとめて記録に残した。

ひとみ衛星は拡がったX線天体に対して精密分光を初めて可能にするカロリメータ「SXS」を搭載していた。SXS を用いてカニ星雲からの熱放射起源の輝線探索をおこない、中心部ではこれまでで最も厳しい emission measure の上限を得た。これとチャンドラのアーカイブデータの外縁での上限から、爆発時の周囲の星間物質の密度が極端に低い状況であれば、観測結果を説明できることを示した。また、N132D や G21.5 などの超新星残骸、パルサー星雲に関するSXS での観測結果も論文にまとめた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ひとみ衛星でおこなうはずであった、カロリメーターによる超精密X線分光とそれと対を成す広視野X線CCDカメラによるX線撮像分光は、次のX線天文衛星代替機で実現することとなった。X線CCDカメラ開発においては、基本的にはひとみ衛星搭載の SXI をベースとして製作をおこない、X線CCD素子について光漏れ対策や電荷転送効率の向上を狙った改良を施すこととした。これらは、ひとみ衛星搭載の「SXI」の機上データから得られた結果を踏まえて、おこなっているものである。X線CCDの製造メーカーからは既に試作素子を入手し、昨年度はX線照射試験、陽子照射放射線損傷試験、可視光照射光漏れ検証試験などをおこない、現在、検証を進めているところである。ひとみ衛星で得られたはずの成果を一刻でも早く取り戻すために、X線天文衛星代替機は安全を担保しつつ最速で実現するスケジュールをたてており、X線CCDの開発もそれに沿って進められている。

以上により、本研究はおよそ当初の目的に沿って進めることができたといえる。

ひとみ衛星で得られたデータは限られていたが、それらはこれまでで人類が得た最上級のデータであり、科学的成果はもちろんのこと検出器開発やそこで得られたノウハウも論文化した。特に、カロリーメータのデータは SNR をはじめとする輝線を有する熱的放射の研究に絶大な威力を発揮し、基本的に校正観測のみであったにも関わらず二本の Nature 論文と多数の科学論文を生産した。また、今年度は他の衛星で取得された SNR のデータに注目し、データ解析を進めているところである。

Strategy for Future Research Activity

今後はまず、他の衛星で取得された SNR のデータに注目し、データ解析を進める。特に空間分解能に優れた Chandra 衛星については、若い超新星残骸やパルサー星雲の解析を進め、空間的なスペクトルや形態の変化に着目した解析をおこなう。もともとは、ひとみ衛星の優れたエネルギー分解能でおこなう予定であったイジェクタの運動学についての研究も、精度は下がるが Chandra のデータでおこなえることもあり、また、空間分解能については向こう10年はこれより優れたデータを得ることはないので、将来のカロリメーター観測も意識して解析をおこなう。また、すざく衛星や XMM 衛星は広い視野を有しており、その特徴を活かして視直径の大きい SNR の解析を進める。

X線天文衛星代替機に搭載する新しい広視野X線CCDカメラの開発も順次進めていく。今後は素子の仕様を確定し、衛星搭載素子の製作、選定、および、地上キャリブレーションの作業が本格化していく。特に打ち上げまでの時間が限られている中で、如何に確実に安全に開発を進めていくかが鍵となる。前回のノウハウを活かしながら、不必要な行程は大胆に削除し、必要な部分に注力して開発を進めていく。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report

Research Products

(21 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Intermediate-mass Elements in Young Supernova Remnants Reveal Neutron Star Kicks by Asymmetric Explosions2018

    • Author(s)
      Katsuda Satoru、Morii Mikio、Janka Hans-Thomas、Wongwathanarat Annop、Nakamura Ko、Kotake Kei、Mori Koji、M?ller Ewald、Takiwaki Tomoya、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Tsunemi Hiroshi
    • Journal Title

      Intermediate-mass Elements in Young Supernova Remnants Reveal Neutron Star Kicks by Asymmetric Explosions

      Volume: 856 Pages: 1-18

    • DOI
      10.3847/1538-4357/aab092
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Soft X-ray Imager aboard Hitomi (ASTRO-H)2018

    • Author(s)
      Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Nakajima Hiroshi、Tsunemi Hiroshi、Hayashida Kiyoshi、Tsuru Takeshi Go、Dotani Tadayasu
    • Journal Title

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      Volume: 4 Pages: 011211-011211

    • DOI
      10.1117/1.jatis.4.1.011211
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hitomi Observations of the LMC SNR N132D: Highly Redshifted X-ray Emission from Iron Ejecta2018

    • Author(s)
      Hitomi collaboration, A. Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 16-16

    • DOI
      10.1093/pasj/psx151
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Glimpse of the highly obscured HMXB IGR J16318?4848 with Hitomi*2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, A. Bamba et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1-17

    • DOI
      10.1093/pasj/psx154
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] In-orbit performance of the soft X-ray imaging system aboard Hitomi (ASTRO-H)*2018

    • Author(s)
      Nakajima Hiroshi, Bamba Aya et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1-17

    • DOI
      10.1093/pasj/psx116
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for Thermal X-ray Features from the Crab nebula with Hitomi Soft X-ray Spectrometer2018

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration, Aya Bamba, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 14-14

    • DOI
      10.1093/pasj/psx072
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster2017

    • Author(s)
      Aharonian, F., Bamba, A. et al.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 551 Pages: 1-16

    • DOI
      10.1038/nature24301
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Detecting Thermal X-Ray Emission and Proper Motions in RX J1713.7-39462017

    • Author(s)
      Katsuda Satoru、Acero Fabio、Tominaga Nozomu、Ballet Jean、Fukui Yasuo、Hiraga Junko S.、Koyama Katsuji、Lee Shiu-Hang、Mori Koji、Nagataki Shigehiro、Ohira Yutaka、Petre Robert、Sano Hidetoshi、Takeuchi Yoko、Tamagawa Toru、Tsuji Naomi、Tsunemi Hiroshi、Uchiyama Yasunobu
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 12 Pages: 206-212

    • DOI
      10.1017/s1743921317004434
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster2016

    • Author(s)
      Hitomi Collaboration ; Tsunemi, Hiroshi ; Hayashida, Kiyoshi ; Nakajima, Hiroshi ; and 212 coauthors
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 535 Pages: 117-117

    • DOI
      10.1038/nature18627
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spatially resolved spectroscopy of a Balmer-dominated Shock in the Cygnus Loop: An Extremely Thin Cosmic-ray Precursor?2016

    • Author(s)
      S. Katsuda, K. Maeda, Y. Ohira, Y. Yatsu, K. Mori, W. Aoki, K. Morihana, J. C. Raymond, P. Ghavamian, J.-J. Lee, J. Shimoda, R. Yamazaki
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 819 Pages: 1-6

    • DOI
      10.3847/2041-8205/819/2/l32
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Soft x-ray imager (SXI) onboard ASTRO-H2016

    • Author(s)
      Tsunemi, Hiroshi; Hayashida, Kiyoshi; Tsuru, Takeshi Go; Dotani, Tadayasu; Nakajima, Hiroshi; Anabuki, Naohisa; Nagino, Ryo; Tanaka, Takaaki; Uchida, Hiroyuki; Ozaki, Masanobu; Natsukari, Chikara; Tomida, Hiroshi; Ueda, Shutaro; Iwai, Masachika; Nobukawa, Masayoshi; Hiraga, Junko S. et al.
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: Volume 9905 Pages: 11-11

    • DOI
      10.1117/12.2230672
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite2016

    • Author(s)
      Takahashi, T. et al.
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 9905 Pages: 990510-11

    • DOI
      10.1117/12.2232379
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modeling the spectral response for the soft X-ray imager onboard the ASTRO-H satellite2016

    • Author(s)
      Shota Inoue, Kiyoshi Hayashida, Shuhei Katada, Hiroshi Nakajima, Ryo Nagino, Naohisa Anabuki, Hiroshi Tsunemi, and Shutaro Ueda, et al.
    • Journal Title

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A

      Volume: 00 Pages: 415-419

    • DOI
      10.1016/j.nima.2016.03.071
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] X線天文衛星代替機(XARM)搭載軟X線撮像装置の開発2018

    • Author(s)
      冨田洋、森浩二、他 XARM/SXI チーム
    • Organizer
      日本天文学会2018年春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] X線天文衛星「ひとみ」搭載軟X線撮像検出器 SXI における日照中の校正線源からの輝線中心値の変動調査と光漏れ経路の検討2018

    • Author(s)
      本田大悟、森浩二、他ひとみ/SXIチーム
    • Organizer
      日本天文学会2018年春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Hitomi/Soft X-ray Imager (SXI) overview and on-board calibrations2017

    • Author(s)
      Mori, K. et al.
    • Organizer
      The 12th IACHEC meeting
    • Place of Presentation
      the UCLA conference center
    • Year and Date
      2017-03-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線天文衛星代替機(XARM) 搭載の軟X線撮像装置の検討状況2017

    • Author(s)
      林田清、森浩二、他 XARM/SXI チーム
    • Organizer
      日本天文学会2017年秋季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Search for Thermal X-ray Features from the Crab nebula with Hitomi Soft X-ray Spectrometer2017

    • Author(s)
      Tsujimoto,M., Mori, K., et al.
    • Organizer
      The X-ray Universe 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] X線天文衛星「ひとみ (ASTRO-H) 」搭載軟X線撮像検出器 SXI の軌道上性能と較正の現状2016

    • Author(s)
      森浩二、他ひとみ/SXIチーム
    • Organizer
      日本天文学会 2016 年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Soft x-ray imager (SXI) onboard ASTRO-H2016

    • Author(s)
      Tsunemi, H., Mori, K., et al.
    • Organizer
      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
    • Place of Presentation
      Edinburgh International Conference Centre
    • Year and Date
      2016-06-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite2016

    • Author(s)
      Takahashi, T., Mori, K. et al.
    • Organizer
      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation
    • Place of Presentation
      Edinburgh International Conference Centre
    • Year and Date
      2016-06-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2019-07-17  

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