衝突銀河団における銀河団ガスの熱力学の研究

• Project/Area Number: 25800171
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 川原田 円 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 開発員 (50462677)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: X線宇宙物理学 / 銀河団

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、「すざく」およびASTRO-H衛星によって、銀河団ガスの衝突・合体を通じた進化を研究するものである。これまでの実績としては、ASTRO-H衛星搭載硬X線検出器(HXI)の完成と、「すざく」のデータを用いた銀河団の系統的な研究がある。

HXIは、銀河団同士が衝突・合体したときに銀河団ガス中でおこる加熱や粒子加速を観測するために必須の検出器である。私は主に、HXIの電源管理部や高圧電源部の開発を担当してきた。これまでに、ヨーロッパから輸入されてきた高圧電源モジュールの不具合など、さまざまな課題を乗り越え、スケジュール通りに電源管理部や高圧電源部を完成させることができた。これらをHXIにくみ上げた後の動作試験や振動試験、熱真空試験などの環境試験に私は参加し、HXIが所期の性能を発揮しつつ宇宙での使用に耐えることを確認した。

「すざく」のデータ解析では、今年度までに下田優弥氏(埼玉大学博士課程卒業)と協力して、今までに観測された銀河団を網羅的に研究した。この成果は天文月報2015年4月号(EUREKA)に掲載されている。z=0.372までの22個の銀河団から、鉄属とアルファ元素の重元素組成比を個別に求めたところ、鉄の量は、衝突銀河団では宇宙年齢とともに増え、緩和している銀河団では、すでにある一定の量に達していることがわかった。鉄を銀河団ガスに供給するIa 型超新星爆発は、銀河団衝突によって励起されるようである。また、シリコン(およびアルファ元素)の量は、主に銀河団形成期に重力崩壊型超新星爆発の活動度が上がったことで増えることがわかった。このことから、「あすか」の時代から示唆されていたように、系が小さくなるとシリコンは重力ポテンシャルから逃げている可能性が高い。このように、銀河団衝突に伴う銀河団ガスの化学的進化について、重要な進展を見ることができた。

Research Products

• [Journal Article] The ASTRO-H X-ray astronomy satellite (2014)
  • Author(s): T. Takahashi, S. Konami (他共著者246人)
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9144 Pages: 25-48
  • DOI: 10.1117/12.2055681
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Hard X-ray Imager (HXI) for the ASTRO-H Mission (2014)
  • Author(s): Sato, Goro; Ohno, Masanori; Kokubun, Motohide; Nakazawa, Kazuhiro; Enoto, Teruaki; Fukazawa, Yasushi; Harayama, Atsushi; Hayashi, Katsuhiro; Kataoka, Jun; Katsuta, Junichiro; Kawaharada, Madoka; Laurent, Philippe; Lebrun, Francois; Limousin, Olivier; Makishima, Kazuo; Mizuno, Tsunefumi; Mori, Kunishiro; et al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9144 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1117/12.2055629
  • Open Access
• [Journal Article] Soft gamma-ray detector (SGD) onboard the ASTRO-H mission (2014)
  • Author(s): Fukazawa, Y., Tajima, H., Watanabe, S., Blandford, R., Hayashi, K., Harayama, A., Kataoka, J., Kawaharada, M., Kokubun, M., Laurent, P., Lebrun, F., Limousin, O., Madejski, G. M., Makishima, K., Mizuno, T., Mori, K., Nakamori, T., Nakazawa, K., Noda, H., Odaka, H. et al.
  • Journal Title: Proc. of SPIE Volume: 9144 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1117/12.2055292
  • Open Access
• [Journal Article] Thermal design of the hard x-ray imager and the soft gamma-ray detector onboard ASTRO-H (2014)
  • Author(s): Noda, Hirofumi; Nakazawa, Kazuhiro; Makishima, Kazuo; Iwata, Naoko; Ogawa, Hiroyuki; Ohta, Masayuki; Sato, Goro; Kawaharada, Madoka; Watanabe, Shin; Kokubun, Motohide; Takahashi, Tadayuki; Ohno, Masanori; Fukazawa, Yasushi; Tajima, Hiroyasu; Uchiyama, Hideki; Ito, Shuji; Fukuzawa, Keita
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9144 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1117/12.2055379
  • Open Access
• [Journal Article] Universal profiles of the intracluster medium from Suzaku X-ray and Subaru weak-lensing observations (2014)
  • Author(s): N. Okabe, K. Uetsu, T. Tamura, Y. Fujita, M. Takizawa, Y.-Y. Zhang, K. Matsushita, T. Hamana, Y. Fukazawa, Yasushi, T. Futamase, M. Kawaharada, S. Miyazaki, Y. Mochizuki, K. Nakazawa, T. Ohashi, N. Ota, T. Sasaki, K. Sato, S. Tam
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 5 Pages: 99-99
  • DOI: 10.1093/pasj/psu075
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metal abundances in the ICM associated with a medium-redshift cluster of galaxies MS 1512.4+3647 observed with Suzaku (2013)
  • Author(s): Shimoda, Y.; Kawaharada, M.; Sato, K.; Ohashi, T.; Ishisaki, Y.; Mitsuishi, I.; Akamatsu, H.; Tashiro, M. S.
  • Journal Title: Memorie della Societa Astronomica Italiana Volume: 84 Pages: 756-757
• [Journal Article] Metals in the Intracluster Medium of MS 1512.4+3647 Observed with Suzaku : Implications for the Metal Enrichment History (2013)
  • Author(s): Y. Shimoda, et al.
  • Journal Title: PASJ Volume: 65 Issue: 5 Pages: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/65.5.111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suzaku Observations of the Outskirts of A1835 : Deviation from Hydrostatic Equilibrium (2013)
  • Author(s): K. Ichikara, et al.
  • Journal Title: ApJ Volume: 766 Issue: 2 Pages: 90-90
  • DOI: 10.1088/0004-637x/766/2/90
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Probing of the Interactions between the Hot Plasmas and Galaxies in Clusters from z = 0.1 to 0.9 (2013)
  • Author(s): Gu, Liyi
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 767 Issue: 2 Pages: 157-186
  • DOI: 10.1088/0004-637x/767/2/157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Search for galaxy-ICM interaction in rich clusters of galaxies (2013)
  • Author(s): Gu, L.; Gandhi, P.; Inada, N.; Kawaharada, M.; Kodama, T.; Konami, S.; Nakazawa, K.; Shimasaku, K.; Xu, Haiguang; Makishima, K.
  • Journal Title: Astronomische Nachrichten Volume: 334 Issue: 4-5 Pages: 453-457
  • DOI: 10.1002/asna.201211879
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hardening and Termination of Long-Duration Gamma Rays Detected Prior to Lightning (2013)
  • Author(s): H. Tsuchiya, T. Enoto, et al.
  • Journal Title: Physical Review Letter Volume: 111 Issue: 1 Pages: 0150011-4
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.015001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hard X-ray Imager (HXI) Status (2014)
  • Author(s): M. Kawaharada, M. Kokubun, K. Nakazawa, G. Sato, et al.
  • Organizer: ASTRO-H 11th Science Meeting 2014
  • Place of Presentation: 愛媛大学 (松山)
• [Presentation] ASTRO-H衛星搭載硬X線撮像検出器(HXI)の開発状況 (2014)
  • Author(s): M. Kawaharada, M. Kokubun, K. Nakazawa, G.Sato, et al.
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス
• [Presentation] Hard X-ray Imager (HXI) Status (2013)
  • Author(s): M. Kawaharada, M. Kokubun, K. Nakazawa, G. Sato et al.
  • Organizer: ASTRO-H 10th Science Meeting
  • Place of Presentation: Yale University
• [Remarks] ASTRO-H
  • URL: http://astro-h.isas.jaxa.jp/
• [Remarks] ASTRO-H
  • URL: http://astro-h.isas.jaxa.jp/