Investigation of Cosmic-ray Particle Acceleration Mechanism and Maximum Energy by Galactic X-ray Binary Jets

• Project/Area Number: 22K20386
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 酒見 はる香 鹿児島大学, 理工学研究科, プロジェクト研究員 (40944848)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 電波天文学 / 宇宙線 / X線連星 / 宇宙ジェット

Outline of Research at the Start

宇宙から飛来する宇宙線はあらゆるエネルギーを持ち、比較的低エネルギーな宇宙線は銀河系内の超新星残骸、高エネルギーな宇宙線は銀河系外の高エネルギー天体で加速されたと考えられている。しかしながら、その中間のエネルギー帯の宇宙線を加速する天体の正体は、現在も多く謎が残されている。本研究では、中間エネルギー帯の宇宙線の加速源として近年注目されている銀河系内のX線連星ジェットによる宇宙線の加速機構と加速可能な最高エネルギーを、主に電波天文学的アプローチで解明することを目的としている。

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は主にMeerKAT観測データを用いた偏波解析の実施に費やした。MeerKATはまだ新しい観測装置であり、特に通常の較正処理に加えて追加の処理が必要となる偏波データについては、その較正に用いられるソフトウェアや、較正精度の評価基準などが十分にコミュニティに情報共有されていなかったため、MeerKATの観測運用に関わりのある専門家と密に議論しながら、まず情報収集から始める必要があった。このため当初予定をしていたX線連星SS433の偏波解析は完了までには至らなかった。本年度は別の天体の観測データをテストデータとしながら、導入したソフトウェアの動作確認、データの較正、較正結果の確認、イメージ処理、出力結果を用いた偏波解析を行い、今後SS433の観測データにこれらを適用するための下地の形成に時間を費やした。
一方で、今年度はSS433のTeVガンマ線観測に大きな進展があった。これまではHAWCによる空間分解能の低い観測イメージしか得られていなかったが、H.E.S.S.の観測により、TeVガンマ線の空間分布が明らかとなった。その結果、SS433のX線ジェットの付け根の領域で最もよく宇宙線電子が加速されている可能性が高いことが明らかになった。我々は本年度にこの領域の電波観測を行い、宇宙線粒子加速機構の解明に示唆を与える結果を得ることに成功し、現在論文執筆の準備を進めている。今後MeerKAT観測により得られたSS433の偏波観測データと結果を比較することで、本研究の最終目標である、支配的な宇宙線粒子加速機構の解明に到達することが可能であると確信している。

Research Products

• [Journal Article] Molecular clouds at the eastern edge of radio nebula W 50 (2023)
  • Author(s): Sakemi Haruka、Machida Mami、Yamamoto Hiroaki、Tachihara Kengo
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 75 Issue: 2 Pages: 338-350
  • DOI: 10.1093/pasj/psad001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] High-ordered magnetic fields at microquasar SS433 jet terminal region (2024)
  • Author(s): Haruka Sakemi, Hiroshi Nagai, Mami Machida, Takuya Akahori, Takumi Ohmura, Hiroki Akamatsu, Hiroyuki Nakanishi, Kohei Kurahara
  • Organizer: Black hole astrophysics with VLBI 2024
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] SS433/W50 東側領域と分子雲との相互作用 (2024)
  • Author(s): 酒見はる香, 町田真美, 山本宏昭, 立原研悟
  • Organizer: SNR Workshop 2024
• [Presentation] Terminal Shock of the Microquasar SS433 Jet (2023)
  • Author(s): Haruka Sakemi, Hiroshi Nagai, Mami Machida, Takuya Akahori, Takumi Ohmura, Hiroki Akamatsu, Hiroyuki Nakanishi, Kohei Kurahara
  • Organizer: New Eyes on theUniverse: SKA and ngVLA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X線連星SS433から噴出する宇宙ジェットと分子雲との相互作用 (2023)
  • Author(s): 酒見 はる香, 町田真美, 山本宏昭, 立原研悟
  • Organizer: ngVLA 合同サイエンスワーキンググループ(SWG)
  • Invited
• [Presentation] SS433/W50の近年の多波長電波観測研究の動向 (2023)
  • Author(s): 酒見 はる香
  • Organizer: W50/SS433研究会2023
• [Presentation] SS433 ジェット先端フィラメントの広帯域スペクトル解析 (2023)
  • Author(s): 酒見はる香 (鹿児島大学), 永井洋, 町田真美 (国立天文台), 赤堀卓也 (国立天文台/SKA天文台), 大村匠 (東京大学), 赤松弘規 (SRON), 中西裕之 (鹿児島大学), 藏原昂平 (国立天文台)
  • Organizer: 日本天文学会2023年春季年会
• [Presentation] マイクロクエーサーSS433ジェット先端領域の電波観測 (2023)
  • Author(s): 酒見はる香 (鹿児島大学), 永井洋, 町田真美 (国立天文台), 赤堀卓也 (国立天文台/SKA天文台), 大村匠 (東京大学), 赤松弘規 (SRON), 中西裕之 (鹿児島大学), 藏原昂平 (国立天文台)
  • Organizer: SKA-Japanワークショップ2022
• [Presentation] SS433ジェット先端のコンパクトな高偏波率領域の磁場構造 (2022)
  • Author(s): 酒見はる香 (鹿児島大学), 永井洋, 町田真美 (国立天文台), 赤堀卓也 (国立天文台/SKA天文台), 大村匠 (東京大学), 赤松弘規 (SRON), 中西裕之 (鹿児島大学), 藏原昂平 (国立天文台)
  • Organizer: 日本天文学会2022年秋季年会
• [Presentation] Identification of high-ordered magnetic fields at the SS433 jet terminal region (2022)
  • Author(s): Sakemi, H., Machida, M., Nagai, H., Ohmura, T, Akahori, T., Akamatsu, H., Nakanishi, H., Kurahara, K.
  • Organizer: COSPAR 2022 44th Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research