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Revealing the diversity of compact objects with high resolution spectroscopy of circumstellar material in supernova remnants

Research Project

Project/Area Number 23KJ1350
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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

Principal Investigator

成田 拓仁  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-04-25 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2025: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords超新星残骸 / 星周物質 / X線天文学
Outline of Research at the Start

太陽の10倍を超えるような大質量星は、進化の最後に超新星爆発を起こし、中性子星などのコンパクト天体を残す。その中には規則的な変光周期や強い磁場を持つ、パルサー及びマグネターなど特異な中性子星も存在する。しかし、それを生み出す爆発機構や親星の特徴はよく分かっていない。近年、超新星爆発の残骸には、星が進化の間に吹き出した物質である星周物質が含まれており、その元素組成は親星を反映していることが分かってきた。本研究では、超新星残骸の星周物質に着目し、既存の検出器と打ち上げ間もないXRISMを利用したX線精密分光から親星を推定するという全く新しいアプローチで、コンパクト天体の多様な性質の起源に迫る。

Outline of Annual Research Achievements

当初の予定通り、銀河系内の超新星残骸のいくつかについてX線回折格子による過去の観測を用いた解析を行い、自身を主著とする論文にまとめた。昨年度より解析を進め論文にまとめていたRCW103の論文は出版され、今年度より解析を始めたG292.0+1.8については投稿し、レフェリー対応中である。前者については、超新星残骸の親星の回転速度を初めて制限し、星周物質の元素組成比を用いた親星推定手法を確立した。また後者はこの手法を用いることで、外層がはがされた状態で爆発した星の残骸であることを突き止めた。本成果は、超新星残骸の親星推定について、これまで使われていた爆発噴出物や形状などとは独立した新しい手法を与えるものであり、本研究の目的であるコンパクト天体の多様性との関係性のみならず爆発する星についての更なる制限を可能とすることが期待される。特に初期回転速度や連星か単独星かといった情報については本研究の手法によってこれまでよりも正確に推定することが可能になる。これらの成果は国際学会などの複数の研究会で発表している。また今年度打ち上げられたXRISM衛星の観測提案を行った。観測提案については衛星の観測器の不具合のため、当初の予定通りの星周物質の観測ではなく、爆発噴出物を用いた観測を提案した。
また本年度は当初の予定とは別に、2022年10月におこったマグネターのX線バーストについて、スペクトル解析を主導し、第二著者として論文を投稿し、出版された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定通り、初年度解析予定の天体についてはすべて解析を行い、そのうち1つについては論文化できている。今年度に打ちあがったXRISM衛星の初期観測データも使用し解析を行う予定であったが、検出器の不具合により、予定していた低エネルギー帯域の観測が困難になった。この現状を受けて、観測天体の不足を補うために、改めて銀河系内の超新星残骸について、すべての過去観測を確認し、星周物質の元素組成が測定可能な天体を洗い出した。詳細な観測はまだ行えていないが、XRISM衛星のデータを使わずに本研究の目的を達成するのに十分な天体数を確保できる予定である。

Strategy for Future Research Activity

引き続き当初の予定にあった過去観測データの解析を行い、観測提案が通ればそのデータも用いて解析を行う。またXRISM衛星の観測やそのほかの衛星を用いた観測についても、適宜使用して引き続き議論を行う。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Rapid spin changes around a magnetar fast radio burst2024

    • Author(s)
      Hu Chin-Ping、Narita Takuto、Enoto Teruaki、Younes George、Wadiasingh Zorawar、Baring Matthew G.、Ho Wynn C. G.、Guillot Sebastien、Ray Paul S.、G?ver Tolga、Rajwade Kaustubh、Arzoumanian Zaven、Kouveliotou Chryssa、Harding Alice K.、Gendreau Keith C.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 626 Issue: 7999 Pages: 500-504

    • DOI

      10.1038/s41586-023-07012-5

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Progenitor Constraint with Circumstellar Material for the Magnetar-hosting Supernova Remnant RCW 1032023

    • Author(s)
      Narita Takuto、Uchida Hiroyuki、Yoshida Takashi、Tanaka Takaaki、Tsuru Takeshi Go
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 950 Issue: 2 Pages: 137-137

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acccf6

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Global Deceleration and Inward Movements of X-Ray Knots and Rims of RCW 1032023

    • Author(s)
      Suzuki Hiromasa、Tanaka Takaaki、Inoue Tsuyoshi、Uchida Hiroyuki、Narita Takuto
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 958 Issue: 1 Pages: 30-30

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad00ae

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Progenitor constraint with abundances of C, N, and O of circumstellar material in supernova remnants2024

    • Author(s)
      Narita Takuto
    • Organizer
      East Asian Young Astronomers Meeting 2024, Chiang Mai Thailand, 30th Jan to 2nd Feb 2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線精密分光解析による超新星残骸G292.0+1.8の帯状星周物質の起源解明2024

    • Author(s)
      Narita Takuto
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 星周物質の元素組成から探る超新星残骸の親星2024

    • Author(s)
      Narita Takuto
    • Organizer
      SNR workshop 2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] マグネターSGR 1935+2154のFRBに付随した2つのグリッチの発見2023

    • Author(s)
      Narita Takuto
    • Organizer
      日本天文学会2023年秋季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-26   Modified: 2024-12-25  

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