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Resolving Launching Mechanism of Disk Winds in Black Hole Binaries via Comparison between X-ray Spectroscopic Observations and Theoretical Predictions

Research Project

Project/Area Number 19K14762
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

志達 めぐみ  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (10755846)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsブラックホール / 降着円盤 / アウトフロー / X線連星 / 円盤風 / XRISM / X線天文学 / 噴出流
Outline of Research at the Start

ブラックホール X 線連星(星質量ブラックホールと恒星の連星系)は、星からブラックホールにガスが落ち込む過程で「降着円盤」と呼ばれるガス円盤を形成し、強い X 線を出して輝く。降着円盤のガスの全てがブラックホールに呑み込まれるわけではなく、その一部は、「円盤風」として秒速数千キロものスピートで円盤に沿って外側に噴き出し、X 線の青方偏移した吸収線として観測される。本研究では、Chandra 衛星や、2022 年頃に打上予定の日本の X 線衛星 XRISM で得られる吸収線データを、円盤風の理論から予測される吸収線の形状と比較することで、円盤風の噴出機構を明らかにする計画である。

Outline of Annual Research Achievements

(1) ブラックホール X 線連星の円盤風の構造変化の研究
仏グルノーブル・アルプ大学で円盤風の研究を行っている M. Parra 氏らとともに、ブラックホールX線連星 4U 1630-472 の過去の全X線データを用いた円盤風の吸収線の共同研究を実施した。この研究では、X線光度や連続スペクトル形状の変化とともに、高電離の鉄の吸収線強度がどのように変化するかを詳細に調査し、質量降着率にともなう円盤風の性質(電離度や柱密度)の変化の仕方を明らかにすることができた。この成果をまとめた論文を現在準備中である。
(2) XRISM への貢献
XRISM 打ち上げ後の衛星・検出器立ち上げ・基本性能確認期間には、運用管制室での Quick Look データ処理・検出器チームへの即時配布に携わった。また、衛星時刻システムの機能確認・精度評価検証作業も実施し、軌道上の性能評価に貢献した。サイエンス面では、2024 年 2 月の本格観測開始後、ブラックホールX線連星の即時観測を主導し、円盤風からの吸収線データを取得することに成功した。また、国立天文台で行われた SS 433/W50 研究会 (2023年9月)やJAXA 宇宙科学研究所で行われた連星系・変光星研究会(2024年2月)にて、XRISM によりもたらされるX線連星の研究の進展について、既に得られた観測データやシミュレーション結果などもまじえながら講演を行った。さらに、2024年8月以降の公募観測期間にもブラックホールX線連星の観測を行うべく、XRISM 第 1 回国際観測公募に、増光中の円盤風の観測についての提案を提出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の研究計画では、2022 年度が最終年度としていたが、新型コロナウイルス感染症の影響が2022年度以降も一部残り、国際会議などに参加して国外の研究者に成果報告を行うことがほとんどできなかった。また、2022 年度の予定であった XRISM 衛星の打ち上げが 2023 年度 9 月に延期され、打ち上げ後の衛星立ち上げ・性能確認期間も当初の予定よりも延びたため、本格観測を開始できたのが 2024 年 2 月にずれこんだ。XRISM によるブラックホール X 線連星の観測が 2 月に実施されたが、衛星データの一次処理に時間を要しており、科学解析に使えるデータが未だ配布されておらず、本格的にデータ解析を行えるのは 2024 年度になる見込みである。一方、他の X 線観測装置を用いたブラックホールX線連星の観測や、アーカイブデータを用いた研究は順調に進められている。XRISM ミッションでは、軌道上での性能評価や較正作業に携わっており、サイエンス面のみならず技術面でも貢献してきた。

Strategy for Future Research Activity

2024年2月以降、XRISMでブラックホールX線連星の観測データが得られつつあり、科学解析が間もなく可能になる。これらの分光データに見られる吸収線形状を解析し、円盤風の理論モデルからの予測と比較することで、円盤風の噴出メカニズムを明らかにする。その成果をまとめて今年度中に学術誌に論文を投稿し、XRISMチーム会議や国際会議・国内学会で発表を行う。研究費の残額は、論文投稿料や研究会等出席のための出張旅費として使用する予定である。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (55 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (19 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 18 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 9 results)

  • [Journal Article] Evolution of accretion disk structure of the black hole X-ray binary MAXI?J1820+070 during the rebrightening phase2024

    • Author(s)
      Yoshitake Tomohiro、Shidatsu Megumi、Ueda Yoshihiro、et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 76 Issue: 2 Pages: 251-264

    • DOI

      10.1093/pasj/psae005

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Transition luminosities of Galactic black hole transients with Swift/XRT and NICER/XTI observations2023

    • Author(s)
      Wang Sili、Kawai Nobuyuki、Shidatsu Megumi、Matsuoka Yoshiki
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 75 Issue: 6 Pages: 1072-1094

    • DOI

      10.1093/pasj/psad057

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Accretion Spin-up and a Strong Magnetic Field in the Slow-spinning Be X-Ray Binary MAXI J0655-0132023

    • Author(s)
      Pike Sean N.、Sugizaki Mutsumi、Eijnden Jakob van den、Coughenour Benjamin、Jaodand Amruta D.、Mihara Tatehiro、Motta Sara E.、Negoro Hitoshi、Shaw Aarran W.、Shidatsu Megumi、Tomsick John A.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 954 Issue: 1 Pages: 48-48

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace696

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multi-wavelength studies of the X-ray binary MAXI J1727???203: constraining system parameters2022

    • Author(s)
      Wang Sili、Kawai Nobuyuki、Shidatsu Megumi、Murata Katsuhiro、Hosokawa Ryohei、Hanayama Hidekazu、Horiuchi Takashi、Morihana Kumiko
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 514 Issue: 4 Pages: 5320-5339

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1503

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  • [Journal Article] Multiwavelength observations of the black hole X-ray binary MAXI?J1820+070 in the rebrightening phase2022

    • Author(s)
      Yoshitake T.、Shidatsu M.. Oasa Y.、OISTER Collaboration et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 4 Pages: 805-814

    • DOI

      10.1093/pasj/psac038

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  • [Journal Article] Discovery of a new supergiant fast X-ray transient MAXI J0709-159 associated with the Be star LY Canis Majoris2022

    • Author(s)
      Sugizaki Mutsumi、Mihara Tatehiro、Kobayashi Kohei、Negoro Hitoshi、Shidatsu Megumi、Pike Sean N、Iwakiri Wataru、Urabe Sota、Serino Motoko、Kawai Nobuyuki、Nakajima Motoki、Kennea Jamie A、Liu Zhu
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 5 Pages: 1131-1142

    • DOI

      10.1093/pasj/psac059

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Xappl: software framework for the XRISM pre-pipeline2022

    • Author(s)
      Eguchi Satoshi、Tashiro Makoto、Terada Yukikatsu、(他35名)
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 12181 Pages: 266-266

    • DOI

      10.1117/12.2629316

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  • [Journal Article] A broadband x-ray imaging spectroscopy in the 2030s: the FORCE mission2022

    • Author(s)
      Koji Mori, Takeshi G. Tsuru, Tetsu Kitayama (31番目), 他
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation

      Volume: 12181 Pages: 1218122-1218122

    • DOI

      10.1117/12.2628772

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] MAXI and NuSTAR Observations of the Faint X-Ray Transient MAXI J1848-015 in the GLIMPSE-C01 Cluster2022

    • Author(s)
      Pike Sean N.、Negoro Hitoshi、Tomsick John A.、Bachetti Matteo、Brumback McKinley、Connors Riley M. T.、Garca Javier A.、Grefenstette Brian、Hare Jeremy、Harrison Fiona A.、Jaodand Amruta、Ludlam R. M.、Mastroserio Guglielmo、Mihara Tatehiro、Shidatsu Megumi、Sugizaki Mutsumi、Takagi Ryohei
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 927 Issue: 2 Pages: 190-190

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac5258

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discovery and Long-term Broadband X-Ray Monitoring of Galactic Black Hole Candidate MAXI J1803-2982022

    • Author(s)
      Shidatsu Megumi、Kobayashi Kohei、Negoro Hitoshi、Iwakiri Wataru、Nakahira Satoshi、Ueda Yoshihiro、Mihara Tatehiro、Enoto Teruaki、Gendreau Keith、Arzoumanian Zaven、Pope John、Trout Bruce、Okajima Takashi、Soong Yang
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 927 Issue: 2 Pages: 151-151

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac517b

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    • Author(s)
      Iwakiri Wataru B、Serino Motoko、Mihara Tatehiro、Gu Liyi、Yamaguchi Hiroya、Shidatsu Megumi、Makishima Kazuo
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 73 Issue: 5 Pages: 1405-1417

    • DOI

      10.1093/pasj/psab085

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    • Author(s)
      Kimura M.、Yamada S.、Nakaniwa N.、Makita Y.、Negoro H.、Shidatsu M.、Kato T.、Enoto T.、Isogai K.、Mihara T.、Akazawa H.、Gendreau K., Hambsch F.、Dubovsky F.、Kudzej I.、Kasai K.、Tordai T.、Pavlenko E.、Sosnovskij A.、Babina J. 他3名
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 73 Issue: 5 Pages: 1262-1279

    • DOI

      10.1093/pasj/psab073

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    • Author(s)
      Terada Yukikatsu、Holland Matt、Loewenstein Michael、Tashiro Makoto、他35名(35番目)
    • Journal Title

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      Volume: 7 Issue: 03 Pages: 037001-037001

    • DOI

      10.1117/1.jatis.7.3.037001

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    • Author(s)
      Shidatsu, Megumi; Iwakiri, Wataru; Negoro, Hitoshi; Mihara, Tatehiro; Ueda, Yoshihiro; Kawai, Nobuyuki; Nakahira, Satoshi; Kennea, Jamie A.; Evans, Phil A.; Gendreau, Keith C.; Enoto, Teruaki; Tombesi, Francesco
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: in press

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    • Author(s)
      Sasaki, Ryo et al.
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      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 910 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abde38

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    • Author(s)
      Tominaga Mayu、Nakahira Satoshi、Shidatsu Megumi、Oeda Motoki、Ebisawa Ken、Sugawara Yasuharu、Negoro Hitoshi、Kawai Nobuyuki、Sugizaki Mutsumi、Ueda Yoshihiro、Mihara Tatehiro
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 899 Issue: 1 Pages: L20-L20

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abaaaa

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    • Author(s)
      Shidatsu Megumi、Done Chris
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 885 Issue: 2 Pages: 112-112

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab46b3

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    • Author(s)
      Oda Sonoe、Shidatsu Megumi、Nakahira Satoshi、Tamagawa Toru、Moritani Yuki、Itoh Ryosuke、Ueda Yoshihiro、Negoro Hitoshi、Makishima Kazuo、Kawai Nobuyuki、Mihara Tatehiro
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 71 Issue: 5 Pages: 108-108

    • DOI

      10.1093/pasj/psz091

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      Ichikawa Kohei、Kawamuro Taiki、Shidatsu Megumi、Ricci Claudio、Bae Hyun-Jin、Matsuoka Kenta、Shin Jaejin、Toba Yoshiki、Ueda Junko、Ueda Yoshihiro
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 883 Issue: 1 Pages: 13-17

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab3ebf

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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Verification of XRISM Timing System Using Thermal-vacuum Test Data2023

    • Author(s)
      Megumi Shidatsu
    • Organizer
      The 15th IACHEC workshop
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X 線分光撮像衛星 XRISM 時刻システムの地上評価検証 (II)2023

    • Author(s)
      志達めぐみ, 寺田幸功, 阪間美南, 塩入匠, 高橋弘充, 飯塚亮, 林克洋, 他 XRISM Mission Operation Preparation Team, 小湊隆
    • Organizer
      日本天文学会2023年春季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] X線トランジェントMAXIJ0709-153の発見とX線・可視光による追観測2023

    • Author(s)
      志達めぐみ, 河合誠之, 前原裕之, 後藤絵美, 浦部蒼太, 坪井陽子, 岩切渉, 杉崎睦, 中島基樹, 坂本 茉梨江, 松岡 良樹
    • Organizer
      日本天文学会2023年春季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Observations of X-ray binaries detected with MAXI2023

    • Author(s)
      Megumi Shidatsu
    • Organizer
      Transients and Variables Workshop
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] X 線連星 MAXI J1820+070 の多波長観測による低光度ブラックホール降着円盤の研究2023

    • Author(s)
      志達めぐみ
    • Organizer
      ブラックホールジェット・降着円盤・円盤風研究会 2023
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] X線トランジェントMAXIJ0709-153の発見とX線・可視光による追観測2023

    • Author(s)
      志達 めぐみ, 杉崎睦, 三原建弘, 小林 浩平, 根來 均, Sean Pike, 岩切渉, 浦部蒼太, 芹野素子, 河合誠之, 中島基樹, Jamie Kennea, Zhu Liu, 前原裕之, 後藤絵美
    • Organizer
      第23回宇宙科学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 精密X線分光で挑むX線連星のサイエンス2022

    • Author(s)
      志達めぐみ
    • Organizer
      XRISM Core-to-Core Science Workshop
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Supergiant fast X-ray transient MAXI J0709 - 153 の発見と可視対応天体(Be 星 LY CMa)の同定2022

    • Author(s)
      志達めぐみ, 杉崎睦, 三原建弘, 小林浩平, 根來 均, Sean Pike, 岩切渉, 浦部蒼太, 芹野素子, 河合誠之, 中島基樹, Jamie Kennea, Zhu Liu
    • Organizer
      日本天文学会2022年秋季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 銀河系内ブラックホール候補天体 MAXI J1803-298 の発見と X 線長期モニタ観測2022

    • Author(s)
      志達めぐみ, 小林浩平, 根來均, 岩切渉, 中平聡志, 上田佳宏, 三原建弘, 榎戸輝揚, Keith Gendreau, Zaven Arzoumanian, John Pope, Bruce Trout, 岡島崇, Yang Soong
    • Organizer
      日本天文学会2022年春季年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] X線新星 Swift J0840.7-3516, MAXI J1848-015, MAXI J1803-298 の観測2022

    • Author(s)
      志達めぐみ, 根來均, 三原建弘, 岩切渉, 上田佳宏, 河合誠之, 中平聡志, 杉崎睦, 小林浩平, 高城龍平, Sean Pike, Jamie Kennea, Keith Gendreau, 榎戸輝揚
    • Organizer
      第22回宇宙科学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] The Peculiar X-Ray Transient Swift J0840.7-3516: An Unusual Galactic Low-mass X-Ray Binary?2021

    • Author(s)
      Shidatsu, Megumi, Iwakiri, Wataru, Negoro, Hitoshi, Mihara, Tatehiro, Ueda, Yoshihiro, Kawai, Nobuyuki, Nakahira, Satoshi, Kennea, Jamie, Evans, Phil, Gendreau, Keith, Enoto, Teruaki, Tombesi, Francesco
    • Organizer
      Microquasar 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] XRISM による SS 433 の X 線高分散分光観測2021

    • Author(s)
      志達めぐみ
    • Organizer
      Microquasar Workshop 2021 -- W50/SS433 and beyond --
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Understanding disc winds in X-ray binaries2021

    • Author(s)
      Megumi Shidatsu
    • Organizer
      43rd COSPAR Science Assembly
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 特異なX線トランジェント Swift J0840.7-3516 の観測2021

    • Author(s)
      志達めぐみ, 岩切渉, 根來均, 三原建弘, Jamie Kennea, 上田佳宏, 河合誠之, 中平聡志, Keith Gendreau, 榎戸輝揚, Francesco Tombesi
    • Organizer
      日本天文学会2021年春季年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] X線観測とデータ取得の方法2020

    • Author(s)
      志達めぐみ
    • Organizer
      多波長研究のための観測データの使い方・見方
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] OISTER と全天 X 線監視装置 MAXI のシナジー: 光赤外線・X 線モニタ観測によるブラックホール X 線連星の研究2020

    • Author(s)
      志達めぐみ, 上田佳宏, 吉武知紘, 野上大作, 木邑真理子, 村田勝寛, 安達稜, 河合誠之, 中平聡志, 根來均, 三原建弘, 前原裕之, 磯貝桂介
    • Organizer
      日本天文学会2020年春季年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] X線・光赤外線同時観測で探る X 線連星の降着円盤2019

    • Author(s)
      志達 めぐみ
    • Organizer
      第10回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-12-25  

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