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精密X線分光による銀河系内の非平衡環境の探索

Research Project

Project/Area Number 23K22536
Project/Area Number (Other) 22H01265 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 16010:Astronomy-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

内田 裕之  京都大学, 理学研究科, 助教 (60589828)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
KeywordsX線天文 / 超新星残骸 / 銀河中心 / X線 / 精密分光 / X線天文学
Outline of Research at the Start

宇宙線の加速源は現在もわかっておらず、天文学上の大きな未解決問題である。銀河系内では超新星残骸の衝撃波が有力候補とされるが、そこで粒子が「いつ」「どのように」「どこまで」加速されるかは依然として不明である。本研究では加速され始めの粒子の``エネルギー注入過程 ''に注目する。衝撃波と分子雲の衝突領域は、粒子が効率的にエネルギーを獲得する場として近年有力視されている。本研究では、精密X線分光を利用して、イオン--原子(粒子--粒子)間の相互作用を直接検証する。既存の検出器と打ち上げ間もないXRISMを併用して非平衡プラズマを分光観測することでエネルギー散逸の過程を捉える。

Outline of Annual Research Achievements

XRISMが2023年度に打ち上げ延期になったため、既存の観測データ等を用いて観測研究を行った。Tycho's SNRで行った非熱的放射や電子温度の年単位の時間変動については、査読論文としてまとめプレスリリースも行った。さらに、新しい観測データを入手しNASAゴダードの研究者と共同で研究を進めている。また、昨年度はSNRと星周物質の衝突に注目し、星周物質の軽元素組成から親星の質量を突き止める新手法を考案し、査読論文として出版した。これらの研究成果の発表を行ったほか、担当する学生がそれぞれ学会の優秀発表賞を受賞するなど多数の成果を上げている。さらに、銀河中心領域のサーヴェイ観測を継続し、大質量星の起源を示唆するマグネシウムの異常に豊富な超新星残骸を発見した他、初のジェット状超新星爆発の痕跡と考えられる超新星残骸を発見した。前者については電波望遠鏡による観測を遂行し、親星の質量推定を行う目処をつけた。後者については理論研究者とも議論を進め、銀河中心の国際学会でも発表を行った。これらの研究は、それぞれ次年度中に論文にまとめる予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

既存のデータを用いた研究については順調に成果を上げているが、XRISMの打ち上げが延期になったことで、XRISMを使ったサイエンスの予定が遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

2023年度中にXRISMが打ち上がり、約1ヶ月の初期運用を経てPV(Performance Verification)フェーズが始まる。PVフェーズでは、事前にチ ーム内で提案した天体が順次観測されるので、2023年度中に最初の観測データが手に入るはずである。SNRと星周物質の衝突に着目し、電荷交換反応の検出などを行う。また、Tycho's SNRで行ったように、加熱直後のプラズマは電子温度の年単位の変動が期待される。ChandraやXMM-Newtonは20年以上の観測の蓄積があるため、公開アーカイブを探索して数年間の開きのある観測データを比較する。観測が2回以上行われていない場合は新たに観測提案を行う。前年度に発見したジェット状爆発の痕跡については、本年度に論文化を目指す。また、前年度に確立した、星周物質を利用した親星推定の方法を多くの天体に適用し、親星の爆発機構を明らかにしていく。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2022

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Discovery of Year-scale Time Variability from Thermal X-Ray Emission in Tycho’s Supernova Remnant2022

    • Author(s)
      Matsuda Masamune、Uchida Hiroyuki、Tanaka Takaaki、Yamaguchi Hiroya、Tsuru Takeshi Go
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 940 Issue: 2 Pages: 105-105

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac94cf

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spectral break of energetic pulsar wind nebulae detected with wideband X-ray observations2022

    • Author(s)
      Bamba Aya、Shibata Shinpei、Tanaka Shuta J、Mori Koji、Uchida Hiroyuki、Terada Yukikatsu、Ishizaki Wataru
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 5 Pages: 1186-1197

    • DOI

      10.1093/pasj/psac062

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatially resolved study of the SS?433/W?50 west region with Chandra: X-ray structure and spectral variation of non-thermal emission2022

    • Author(s)
      Kayama Kazuho、Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Tsuru Takeshi Go、Sudoh Takahiro、Inoue Yoshiyuki、Khangulyan Dmitry、Tsuji Naomi、Yamamoto Hiroaki
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 5 Pages: 1143-1156

    • DOI

      10.1093/pasj/psac060

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-resolution X-ray study of supernova remnant J0453.6?6829 with unusually high forbidden-to-resonance ratio2022

    • Author(s)
      Koshiba Yosuke、Uchida Hiroyuki、Tanaka Takaaki、Amano Yuki、Sano Hidetoshi、Tsuru Takeshi Go
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Issue: 4 Pages: 757-766

    • DOI

      10.1093/pasj/psac033

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge Exchange X-Ray Emission Detected in Multiple Shells of Supernova Remnant G296.1-0.52022

    • Author(s)
      Tanaka Yukiko、Uchida Hiroyuki、Tanaka Takaaki、Amano Yuki、Koshiba Yosuke、Go Tsuru Takeshi、Sano Hidetoshi、Fukui Yasuo
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 933 Issue: 1 Pages: 101-101

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac738f

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Sgr B2 近傍の高速度コンパクト雲に付随する Fe-rich 高温プラズマの発見2022

    • Author(s)
      内田 裕之, 田中 優貴子, 松永 海, 成田 拓仁, 鶴 剛 (京都大学), 竹川 峻也 (神奈川大学), 岡 朋治 (慶應義塾大学), 田中 孝明 (甲南大学)
    • Organizer
      Milky Way Workshop 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] JEDI 超新星残骸・星生成領域班2022

    • Author(s)
      内田 裕之
    • Organizer
      高宇連研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-08-08  

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