銀河団衝突の初期に解放される莫大な重力エネルギーの行方の観測

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H03639
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中澤 知洋 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50342621)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤堀 卓也 鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (70455913)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: X線 / 銀河団 / 衝突銀河団 / 衝撃波 / X線衛星「すざく」 / X線衛星「ひとみ」 / 硬X線

Outline of Annual Research Achievements

銀河団は、暗黒物質、Ｘ線を放つ高温プラズマ、数百の銀河から成る宇宙最大の自己重力系で、大規模構造の節にあり、宇宙年齢の中で衝突合体を繰り返しながら、成長してきたと考えられている。我々は、銀河系から距離 300 Mpcという近傍にある銀河団 CIZA J1358.9-4750 を、日本のX線衛星「すざく」で観測し、これが衝突の初期段階にあることを発見し、その研究を進めてきた(Kato, Nakazawa et al. 2015)。2015年度は、追加で観測した「すざく」による周辺領域の４点のデータに加え、角分解能に優れるアメリカの Chandra 衛星で観測したデータを解析したところ、２つの銀河団の合体部でマッハ1.3+/-0.2の衝撃波が発生していること、その前方・後方衝撃波が輝度分布にはっきり見られ、post-shock 領域が 170 kpc 幅しかないことを確認した。衝撃波の年齢は70 Myrと、銀河団としては極めて若いことが示唆された(論文執筆中)。

硬X線で「すざく」衛星を大きく上回る観測を目指して、次世代のX線衛星ASTRO-Hの開発を進めてきた。2015年度は衛星全体の環境・性能試験ののち、2016年2月17日についに打ち上げを迎えた。我々が中心となって開発した硬X線イメージャは、3月に立ち上げを行い、軌道上でその基本性能が要求を満たすことを確認し、かつ短時間の初期観測も実施した。3月26日に衛星の姿勢が損なわれたため、現在「ひとみ」は通信ができない状態であるが、復旧に努めているところである。また、さらに高感度・高精度の観測を実現する次世代硬X線衛星FORCEの計画を推進しており、今後は「ひとみ」硬X線イメージャの既存の軌道上データをさらに解析することで、より一層の感度向上を実現する新しい検出器の開発を進める。

Current Status of Research Progress

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

Reason

衝突銀河団 CIZA J1358.9-4750の観測研究は順調に進展しており、当初の発見を論文として発表した。さらい追観測のデータを用いて、衝撃波の同定およびその年齢の若さを確認することができた。さらなる観測提案もしており、今後ますます発展が期待できる。新しい宇宙X線衛星「ひとみ」の開発では、我々が主担当してきた硬X線イメージャをついに打ち上げまでこぎつけ、立ち上げ運用の結果、軌道上でほとんど予定通りの性能を達成した。ただし「ひとみ」は現在通信途絶中であり、今後の観測研究は予断を許さない。一方で、次世代の高感度硬X線撮像分校観測を実現する新しい衛星の検討を進めた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、「ひとみ」の復旧を待つだけでなく、X線衛星「チャンドラ」や「ニュートン」、そして硬X線衛星 NuSTARを用いた、衝突銀河団の観測研究を積極的に進める。特に衝突銀河団 CIZA J1358.9-4750はその天体の特徴が画期的であり、その観測研究を先頭に立って推進している立場を生かして、今後も新しい成果を出して行く。「ひとみ」硬X線イメージャについては、軌道上のでのデータが存在するので、これを解析して検出器性能を引き出し、科学的成果をエルとともに、より良い観測性能を得るための工夫をする。また、将来のより優れた硬X線検出器の開発にも取り組む。いままさに「ひとみ」の硬X線イメージャの経験を取り込んだ新しいアイデアを導入するところであり、大きな進展が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Suzaku observation of a high-entropy cluster Abell 548W (2016)
  • Author(s): Nakazawa Kazuhiro、Kato Yuichi、Gu Liyi、Kawaharada Madoka、Takizawa Motokazu、Fujita Yutaka、Makishima Kazuo
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 68 Pages: S21～S21
  • DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psv129
• [Journal Article] Discovery of a nearby early-phase major cluster merger CIZA J1358.9-4750 (2015)
  • Author(s): Kato, Y., Nakazawa, K., Gu, Li., Akahori, T., Takizawa, M., Fujita, Y., Makishima, K
  • Journal Title: Publ. Astr. Soc. Japan Volume: 67 Pages: id. 9
  • DOI: 10.1093/pasj/psv029
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ASTRO-H搭載のSi両面ストリップ検出器の表面付近の応答特性 (2) (2016)
  • Author(s): 三宅克馬, 斉藤新也, 中野俊男, 萩野浩一, 小林翔悟, 奥田和史, 三村健人, 佐藤悟朗, 渡辺伸, 国分紀秀, 中澤知洋, 武田伸一郎, 田島宏康, 深沢泰司, 高橋忠幸
  • Organizer: 日本物理学会・春季大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 衝突銀河団CIZAJ1358.9-4750における2つの衝撃波の観測的研究 (2016)
  • Author(s): 加藤佑一、中澤知洋、Gu Lyli 、赤堀卓也、滝沢元和、藤田裕、Aurora Simionescu、牧島一夫
  • Organizer: 日本天文学会・春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [Presentation] 次世代X線衛星での応用を目指した1--80keVの広帯域におけるアクティブシールドの最適化 (2016)
  • Author(s): 古田禄大，村上浩章，中澤知洋，牧島一夫
  • Organizer: 日本天文学会・春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [Presentation] ASTRO-H衛星搭載硬X線撮像検出器(HXI)の現状～打ち上げ～ (2016)
  • Author(s): 中澤知洋、国分紀秀、佐藤悟朗、○萩野浩一、太田方之、小高裕和、川原田円、佐藤理江、高橋忠幸、武田伸一郎、 原山淳、渡辺伸、榎戸輝揚、田中孝明、寺田幸功、内山秀樹、谷津陽一、中野俊男、田島宏康、山岡和貴、大野雅功、勝田隼一郎、高橋弘充、深沢泰司、水野恒史、中森健之、野田博文、牧島一夫、ほか
  • Organizer: 日本天文学会・春季年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [Presentation] The Hard X-ray Imager onboard ASTRO-H (2015)
  • Author(s): 中澤知洋
  • Organizer: 第13回X線結像光学シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-17 – 2015-11-18
  • Invited
• [Presentation] ASTRO-H搭載のSi両面ストリップ検出器の表面付近の応答特性 (2015)
  • Author(s): 三宅克馬, 斉藤新也, 中野俊男, 萩野浩一, 三村健人, 佐藤悟朗, 渡辺伸, 国分紀秀, 中澤知洋, 武田伸一郎, 田島宏康, 深沢泰司, 高橋忠幸
  • Organizer: 日本物理学会・秋季分科会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-28
• [Presentation] ASTRO-H搭載硬X線撮像検出器(HXI)の地上試験における最終性能 (2015)
  • Author(s): 小林翔悟, 中野俊男, 中澤知洋, 湯浅孝行, 榎戸輝揚, 牧島一夫, 萩野浩一, 佐藤理江, 佐藤悟朗, 渡辺伸, 国分紀秀, 高橋忠幸, 斉藤新也, 内山泰伸, 片岡淳, 谷津陽一, 北口貴雄, 大野雅功, 高橋弘充, 水野恒史, 深沢泰司, 田島宏康, 寺田幸功, 中森健之, Olivier Limousin, Philippe Laurent, Francois Lebrun
  • Organizer: 日本物理学会・秋季分科会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-25 – 2015-09-28
• [Presentation] 衝突銀河団CIZAJ1358.9-4750の衝撃波付近における鉄原子の電離状態 (2015)
  • Author(s): 加藤佑一、中澤知洋、、Gu Lyli 、赤堀卓也、滝沢元和、藤田裕、牧島一夫
  • Organizer: 日本天文学会・秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] ASTRO-H衛星搭載硬X線撮像検出器(HXI)の現状打上げに向けて (2015)
  • Author(s): 中澤知洋、国分紀秀、佐藤悟朗、萩野浩一、太田方之、小高裕和、川原田円、佐藤理江、高橋忠幸、武田伸一郎、 原山淳、渡辺伸、榎戸輝揚、田中孝明、寺田幸功、内山秀樹、谷津陽一、中野俊男、牧島一夫、田島宏康、山岡和貴、大野雅功、勝田隼一郎、高橋弘充、深沢泰司、水野恒史、中森健之、野田博文、ほか
  • Organizer: 日本天文学会・秋季年会
  • Place of Presentation: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] A Study of Active Shielding Optimized for 1--80~keV Wide-Band X-Ray Detector in Space (2015)
  • Author(s): Furuta, Y., Murota, Y., Hiraga, J. S., Sasano, M., Murakami, H., Nakazawa, K.
  • Organizer: International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015)
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-06-02 – 2015-06-06
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] プレスリリース：銀河団の合体で巨大衝撃波が生まれる瞬間をとらえた
  • URL: http://www-utheal.phys.s.u-tokyo.ac.jp/wordpress/20160312press_release/