ブラックホールX線新星の天体質量の推定と放射過程の包括的理解

• Project/Area Number: 21K03620
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: ブラックホール / 中性子星 / ガンマ線バースト / 突発天体 / X線連星 / X線観測 / 全天X線監視装置 MAXI / 国際宇宙ステーション / 宇宙ステーション / 降着円盤 / 全天X線監視装置

Outline of Research at the Start

ブラックホールにガスが降着すると、ブラックホールの周辺に降着円盤と呼ばれるガスの円盤が形成される。観測されるＸ線は、その降着円盤から放射されていると考えられ、その特徴からブラックホールの質量や自転（スピン）を知ることができる。しかし、これまでの多くの観測では、質量と自転を独立して決めることが困難であった。そこで、全天Ｘ線監視装置 MAXI が発見、観測した多くのブラックホールＸ線新星の長期変動の特徴に着目し、距離等に依存しない天体の質量を見積もる方法を確立することを目的とする。また、MAXI 以外の多波長にわたる観測データを用いてブラックホール周辺からの放射機構の包括的理解を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

国際宇宙ステーションに搭載された全天X線監視装置 MAXI（マキシ）のデータを用いて、本研究室で開発した突発天体発見システムにより、2023 年 3 月に新天体 MAXI J1834-021 を発見し、Astronomer's Telegram (ATel) に報告した。その後、同天体は、様々な波長で追観測が行われ、20 kpc 以上遠方のブラックホール天体である可能性が指摘された。既知のブラックホール天体に対しては、2022 年 12 月に 1998 年の発見以来となる XTE J2012+381 の再増光、2023 年 3 月に SLX 1746-331 の約 11 年ぶりの再増光を同システムで捉え、ATel に報告した。MAXI J1834-021 以外にも、新天体 MAXI J1816-195 と MAXI J0655-013 を含む、多くの中性子星からアウトバーストを捉え、ATel に報告した。これらブラックホール以外の天体についても、ブラックホールとの比較に役立ち、必要不可欠な要素である。このように、研究課題に直結するコンパクト星のアウトバーストのサンプルを順調に増やしつつある。
また、2022 年 1 月に発見した Supergiant Fast X-ray Transient (超巨星と連星をなす短時間X線突発天体) 的な振る舞いを示した MAXI J0709-159 の解析、論文執筆に携わり、（査読）論文を発表した。
これらの発見（速報関係）については、日本天文学会秋季年会と春季年会で発表した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

突発天体出現の際には、その正体と過去の活動を確かめるため、過去 12 年以上にわたる MAXI のデータの解析や、Swift, NICER, NuSTAR の各衛星、観測装置への追観測の依頼等に時間を要する。これらは本研究を遂行する上で必要な過程ではあるが、課題の仮説を検証するための、これまで得られた突発天体のデータ全体を用いた統計的な研究に時間を割くことが難しい状態が続いている。
また、それぞれの天体の論文執筆等を優先していることも遅延の原因となっている。

Strategy for Future Research Activity

研究課題の仮説を検証するためのアウトバーストを起こした天体データは揃いつつあるので、限られた数であってもそれらのデータを用いて統計的解析を行い、今後の方針を立てる。
また、これまで発見してきた個々の天体に対しても論文にまとめ発表する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Pennsylvania State University/California Institute of Technology/NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Leicester(英国)
• [Int'l Joint Research] Slovak University of Technology(スロバキア)
• [Int'l Joint Research] Penn State University/NASA Goddard Space Flight Center/California Institute of Technology(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Leicester(英国)
• [Int'l Joint Research] INAF-OAC/INAF-IASFPA(イタリア)
• [Journal Article] GRB 221009A: Discovery of an Exceptionally Rare Nearby and Energetic Gamma-Ray Burst (2023)
  • Author(s): Williams M. A.、Kennea J. A.、Dichiara S.、Kobayashi K.、Iwakiri W. B.、Beardmore A. P.、Evans P. A.、Heinz S.、Lien A.、Oates S. R.、Negoro H.、Cenko S. B.、Buisson D. J. K.、Hartmann D. H.、Jaisawal G. K.、Kuin N. P. M.、Lesage S.、Page K. L.、Parsotan T.、Pasham D. R. (他30名)
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 946 Issue: 1 Pages: L24-L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acbcd1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MAXI/GSC discovered a new X-ray transient MAXI J1816-195 (2022)
  • Author(s): Negoro, H., Serino, M., Iwakiri, W., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Soejima, Y., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Sugita, S., Hiramatsu, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Kohara, J., Shidatsu, M., Iwasaki, M. （他28名）
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15418 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a new hard X-ray transient MAXI J0655-013 (2022)
  • Author(s): Serino, M., Negoro, H., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Soejima, Y., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Sugita, S., Hiramatsu, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Iwakiri, W., Kohara, J., Shidatsu, M., Iwasaki, M. (他28名)
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15442 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] Multiwavelength observations of the black hole X-ray binary MAXI?J1820+070 in the rebrightening phase (2022)
  • 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
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Discovery of a new supergiant fast X-ray transient MAXI J0709-159 associated with the Be star LY Canis Majoris (2022)
  • 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
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of X-ray emission probably from the black hole candidate XTE J2012+381 (2022)
  • Author(s): Kawamuro, T., Negoro, H., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Soejima, Y., Mihara, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Serino, M., Sugita, S., Hiramatsu, H., Nishikawa, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Kohara, J., Urabe, S., Nawa, S. (他29名)
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15826 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of renewed X-ray activity of the black hole candidate SLX 1746-331 (2022)
  • Author(s): Negoro, H., Soejima, Y., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Serino, M., Sugita, S., Hiramatsu, H., Nishikawa, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Kohara, J., Urabe, S., Nawa, S. (他30名)
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15937 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of the new X-ray transient Swift J1913.1+1946 (2022)
  • Author(s): Negoro, H., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, Soejima, Y., M., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Serino, M., Sugita, S., Hiramatsu, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Iwakiri, W., Kohara, J., Shidatsu, M., Iwasaki, M. (他25名)
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15651 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] Discovery and Long-term Broadband X-Ray Monitoring of Galactic Black Hole Candidate MAXI J1803-298 (2022)
  • 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
  • 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 Cluster (2022)
  • 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
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] NuSTAR identified MAXI J0709-159 as a Be X-ray binary with LY CMa (2022)
  • Author(s): H. Negoro, T. Mihara, S. Pike, B. Grefenstette, W. Iwakiri, M. Nakajima, and K. Gendreau
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15193 Pages: 1-1
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MAXI observations of two bright X-ray flares from MAXI J0709-159 (2022)
  • Author(s): K. Kobayashi, H. Negoro, S. Sugita, M. Serino, T. Mihara, W. Iwakiri, M. Nakajima, K. Asakura, K. Seino, T. Tamagawa, J. Li, M. Matsuoka, T. Sakamoto, K. Komachi, H. Hiramatsu, A. Yoshida, Y. Tsuboi, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga, J. Kohara 他 33 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15188 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of an X-ray short transient event MAXI J0709-159 (2022)
  • Author(s): M. Serino, H. Negoro, M. Nakajima, K. Kobayashi, K. Asakura, K. Seino, T. Mihara, T. Tamagawa, J. Li, M. Matsuoka, T. Sakamoto, S. Sugita, K. Komachi, H. Hiramatsu, A. Yoshida, Y. Tsuboi, W. Iwakiri, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga, J. Kohara. 他 33 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 15178 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of X-ray brightening from V4641 Sgr (2022)
  • Author(s): H. Negoro, M. Nakajima, T. Mihara, K. Kobayashi, K. Asakura, K. Seino, T. Tamagawa, M. Matsuoka, T. Sakamoto, M. Serino, S. Sugita, K. Komachi, A. Yoshida, Y. Tsuboi, W. Iwakiri, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga, M. Shidatsu, N. Kawai, 他 23 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 14968 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC observations: the black hole X-ray nova 4U 1543-47 is reaching the Eddington luminosity (2022)
  • Author(s): H. Negoro, M. Nakajima, K. Kobayashi, T. Mihara, N. Kawai, K. Asakura, K. Seino, T. Tamagawa, M. Matsuoka, T. Sakamoto, M. Serino, S. Sugita, K. Komachi, A. Yoshida, Y. Tsuboi, W. Iwakiri, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga, M. Shidatsu 他 26 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 14708 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a new outburst from the black hole binary 4U 1543-47 (2022)
  • Author(s): H. Negoro, M. Nakajima, M. Niwano, K. Kobayashi, K. Asakura, K. Seino, T. Mihara, T. Tamagawa, M. Matsuoka, T. Sakamoto, M. Serino, S. Sugita, K. Komachi, A. Yoshida, Y. Tsuboi, W. Iwakiri, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga, M. Shidatsu 他 26 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 14701 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a new X-ray transient MAXI J1803-298 (2022)
  • Author(s): M. Serino, H. Negoro, M. Nakajima, K. Kobayashi, K. Asakura, K. Seino, T. Mihara, T. Tamagawa, M. Matsuoka, T. Sakamoto, S. Sugita, K. Komachi, A. Yoshida, Y. Tsuboi, W. Iwakiri, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga, M. Shidatsu, N. Kawai, 他 27 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 14587 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI /GSC detection of a new X-ray transient MAXI J0903-531 (2022)
  • Author(s): K. Yamaoka, H. Negoro, M. Serino, M. Nakajima, K. Kobayashi, K. Asakura, K. Seino, T. Mihara, T. Tamagawa, M. Matsuoka, T. Sakamoto, S. Sugita, K. Komachi, A. Yoshida, Y. Tsuboi, W. Iwakiri, R. Sasaki, H. Kawai, Y. Okamoto, S. Kitakoga 他 26 名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 14555 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] On the nature of the anomalous event in 2021 in the dwarf nova SS?Cygni and its multi-wavelength transition (2021)
  • 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
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] MAXI/GSC が検出した 2022 年度後半の突発現象 (2023)
  • Author(s): 根來均, 中島基樹, 小林浩平, 副島良彦 (日大), 那波咲良 (中央大), 芹野素子 (青学), 三原建弘 (理研), 岩切渉 (千葉大), 河合誠之 (東工大), 松岡勝 (理研) 他 MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2023年春季年会
• [Presentation] MAXI/GSC が検出した 2022 年度前半の突発現象 (2022)
  • Author(s): 根來均, 中島基樹, 小林浩平 (日大), 岩切渉, 浦部蒼太 (中央大), 川久保 雄太 (LSU), 芹野素子 (青学), 三原建弘 (理研), 河合 誠之 (東工大), 松岡勝 (理研) 他 MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2022年秋季年会
• [Presentation] 2021年にMAXI が発見した新天体と突発現象 (2022)
  • Author(s): 根來均、中島基樹、芹野素子、三原建弘、中平聡志、上野史郎、 冨田洋、 吉田篤正、 坂本貴紀、 杉田聡司、 坪井陽子、岩切渉、志達めぐみ、河合誠之、上田佳宏、 山内誠、川室太希、山岡和貴、 川久保雄太、杉崎睦、 常深博、牧島一夫、松岡勝
  • Organizer: 宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] MAXI/GSC が検出した 2021 年度後半の突発現象 (2022)
  • Author(s): 根來均, 中島基樹, 小林浩平, 芹野素子, 三原建弘, 河合 誠之, 岩切渉, 松岡勝 他 MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] 高速イメージフィットと機械学習を取り入れた MAXI アラートシステムの改良 (2022)
  • Author(s): 朝倉敬介、根來均 他 MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2022年春季年会
• [Presentation] MAXI/GSC が検出した 2021 年度前半の突発現象: X 線新星 MAXI J0903－531 と MAXI J1803－298 の発見 (2021)
  • Author(s): 根來均, 中島基樹, 小林浩平, 三原建弘, 山岡和貴, 北古賀智紀, 岩切渉, 芹野素子, 志達めぐみ, 菅原泰晴, 山田智史, 松岡勝 他 MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Presentation] ダスト散乱の影響を考慮した MAXI J1631－479 のエネルギースペクトル解析 (2021)
  • Author(s): 小林浩平, 根來均 他 MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会
• [Presentation] 全天 X 線監視装置 MAXI/GSC のデータを用いた MAXI J1820+070 と MAXI J1631－479 のパワースペクトル解析 (2021)
  • Author(s): 清野光輝, 小林浩平, 根來均, ほか MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会2021年秋季年会