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IXPE衛星を用いたカニ星雲の粒子加速機構の解明

Research Project

Project/Area Number 22K14068
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

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

Principal Investigator

渡邉 瑛里  山形大学, 理学部, プロジェクト研究員 (90895476)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
KeywordsX線 / パルサー星雲 / X線天文学 / 中性子星
Outline of Research at the Start

冬の星座「おうし座」にあるカニ星雲は、電子などの粒子が大変効率良く加速されている現場となっています。その速さは光の速さに迫るほどです。そのような効率の良い加速は一体どのように起こっているのでしょう。これは宇宙物理学上の大問題です。そして私たちは最近になり、その大問題に迫るための素晴らしい手段を手にしました。2021年12月に打ち上げられた最新のX線偏光観測衛星IXPEです。この研究ではIXPEを使い、さらに過去のX線天文衛星のデータも合わせて使うことで、カニ星雲内の磁場や粒子などが空間的にどのように存在するのかを導き出し、効率の良い粒子加速を解き明かすための糸口を見つけ出す予定です。

Outline of Annual Research Achievements

【研究計画・方法】に記載した(A)の1-3について論文を作成しながら、細かな追い込みをおこなった他、【研究計画・方法】に記載した(A)の4に着手するため、(A)の1-3の手法の発展を検討した。
具体的には、2022年度に報告したIXPE衛星のデータとChandra衛星のデータを用いたX線偏光解析手法の確立に関して論文を作成しながら、手法に関して細かな調整や分析を行った。その結果をまとめた論文に関しては、2023年度の段階で9割はできあがっている状態であり、2024年度には提出予定である。
またその結果を受けて、現在の手法を用いる場合2023年時点のIXPE衛星のデータ量では正確な答えを導く事が難しい空間領域がある事がわかった。よって、2023年度はIXPE衛星のデータ量が観測によって蓄積されている間に、画一的であった解析空間領域の取り方をより発展させ天体の形状に合わせて行えないかを検討し、実際にテストを行った。未だ手法の発展は完了してはないものの、ある程度の見通しが立ちつつある状態である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

【研究計画・方法】に記載した(A)1~3までを1.5年目までに済ませる計画であり、また、(A)4を行うための調整を行う準備にとりかかることができた。今年度中に4に着手予定である。これは予定通りの進度であり、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

5.研究実績の概要にも記載の通り、現在の手法を用いる場合、2023年時点のIXPE衛星のデータ量では正確な答えを導く事が難しい空間領域がある。これを踏まえ、いかに【研究計画・方法】の4にあたる、実際のデータに対して確立した手法を使う事ができるかを具体的に詰めて、少しでも天体の重要な箇所の情報を正確に引き出せるように調整していきたい。また、2022年度に引き続き、IXPE衛星の日本チームの他のメンバーや 理論研究者と協力し、【研究計画・方法】(c)を達成させるための前段階として、パルサー星雲内の磁場構造や乱流構造、粒子のエネルギー分布の議論を活発に 交わし、理論研究者の論文にも貢献を果たす事で知識を深めたい。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] IXPE衛星でみたパルサー星雲2024

    • Author(s)
      渡邉瑛里、水野恒史、郡司修一
    • Journal Title

      天文月報

      Volume: 4月号 Pages: 233-241

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Magnetic-field structure of the Crab pulsar wind nebula revealed with IXPE2023

    • Author(s)
      Mizuno Tsunefumi、Ohno Hiroshi、Watanabe Eri、Bucciantini Niccol?、Gunji Shuichi、Shibata Sinpei、Slane Patrick、Weisskopf Martin C
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 75 Issue: 6 Pages: 1298-1310

    • DOI

      10.1093/pasj/psad070

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Simultaneous space and phase resolved X-ray polarimetry of the Crab pulsar and nebula2023

    • Author(s)
      Bucciantini Niccolo`...Watanabe E(11番目)
    • Journal Title

      Nature Astronomy

      Volume: - Issue: 5 Pages: 602-610

    • DOI

      10.1038/s41550-023-01936-8

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Vela pulsar wind nebula X-rays are polarized to near the synchrotron limit2022

    • Author(s)
      Xie Fei...Watanabe E(21番目)
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 612 Issue: 7941 Pages: 658-660

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05476-5

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] IXPE衛星によるVelaパルサー星雲のX線偏光観測2023

    • Author(s)
      渡邉瑛里
    • Organizer
      日本物理学会秋季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] カニ星雲を用いた Chandra と IXPE のジョイント解析による 偏光解析手法の開発2022

    • Author(s)
      渡邉瑛里
    • Organizer
      日本物理学会秋季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] カニ星雲を用いた Chandra と IXPE のジョイント解析による 偏光解析手法の開発2022

    • Author(s)
      渡邉瑛里
    • Organizer
      「中性子星・超新星残骸及び関連天体」研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 世界初 IXPE衛星によるベラパルサー星雲のX線観測により究極的に強く偏光したX線が観測 されました

    • URL

      https://www.yamagata-u.ac.jp/jp/information/press/20230112/02-2-3/

    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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