2016 Fiscal Year Annual Research Report
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16J02332
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桂川 美穂 東京大学, 理学(系)研究科, 特別研究員(DC1)
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2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | Recombining plasma / CTB1 / G116.9+0.2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CTB1（G116.9+0.2）は、電波ではシェル状に明るく、X線では中心集中した構造を持つMixed morphology型の超新星残骸（MM-SNRs）の一つである。MM-SNRsの多くは周辺にガス雲の存在が確認されているため、その形成過程には周辺環境が大きく影響していると考えられているが、未だに解明されていない。また、CTB1は特異な形状をしており、南西領域には電波シェルに沿う様な形状の原子雲が存在する一方で、北東領域はシェルが破れてX線の放射が吹きだしているような形状をしている。すでにX線天文衛星「あすか」で観測されているが、南西領域・北東領域のプラズマ状態についてどちらも0.2-0.3 keVの電離平衡プラズマであるとしており、明確な差異は報告されていない。CTB1のプラズマ状態を明らかにするには、もっとエネルギー分解能の良い衛星で観測を行う必要がある。
我々は、X線天文衛星「すざく」を用いてCTB1を観測し、解析を行った。その結果、原始雲と衝突している南西領域に電離よりも再結合が優勢である過電離プラズマが存在するということがわかった。また、北東領域は電離平衡状態に近く、明らかに北東領域よりも南西領域で強い過電離プラズマの傾向を得た。これは、衝撃波によって加熱された電子がガス雲に衝突し、急激に冷やされたことで再結合が優勢となる、というMM-SNRにおける過電離プラズマ形成シナリオの１つを支持している。本研究は、最新のすざく衛星による観測データを解析することでCTB1のプラズマ状態を明らかにしただけでなく、MM-SNRの系統的な研究にも貢献したといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は当初、2016年2月に打ち上げたX線天文衛星「ひとみ」のキャリブレーションのためのサイエンスチームへの参加、及び、ひとみ衛星の観測データの解析を予定していた。しかし、打ち上げ翌月に衛星との通信が不可能となり運用が中止されてしまったため、チームへの参加と観測データの解析は断念せざるを得なくなった。
そこで我々は、X線天文衛星「すざく」の観測データの解析を行い、シミュレーションとの比較を行うことを考えた。まずは、研究対象であるMixed morphology型の超新星残骸（SNR）に属するCTB1（G116.9+0.2）のすざく衛星による観測データを解析した。その結果、MM-SNRにおける過電離プラズマ形成シナリオの１つを支持するような結果を得た。この結果については、すでに2017年春季日本天文学会で報告しており現在執筆中である。本研究は、最新のすざく衛星による観測データを解析することでCTB1のプラズマ状態を明らかにしただけでなく、MM-SNRの系統的な研究にも貢献したと言える。
一方で、我々はSNRの数値流体シミュレーションにも取り組んでいる。これまでは、SNRのprogenitorの爆発モデルの研究とSNRの観測研究が独立で行われていたため、SNのprogenitorのモデルと観測結果をつなげる具体的な手立てが存在していなかった。そこで我々は、progenitorの爆発後数千秒のアバンダンスのモデルと、SNRの進化の理論モデルをもとに、SNRの爆発から数百年～数万年後の状態を数値流体計算するコード開発を行っている。これは、MM-SNRの形成メカニズムや過電離プラズマが周辺環境とどのように関係しているのか解明するのに非常に有用である。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度は、すざく衛星の観測データを用いてMixed morphology supernova remnant (MM SNR)であるCTB1の解析を行い、その結果を日本天文学会で報告した。現在は、この結果を論文として学会誌へ発表する準備を進めているため、まずは論文の完成を目指す。
さらに今後は、MM SNRの形成メカニズムをシミュレーションから探り、観測結果との比較を行う。具体的には、２年度目は主にSNRの１次元の数値流体シミュレーションのコード開発を行う。初年度の開発では、電離平衡モデルのシミュレーションを開発したため、電離非平衡プラズマの電離状態を計算するコードを夏までに組み込む予定である。そして、そのシミュレーションの周辺のガス雲の密度や温度、体積などのパラメーターを変えながら１次元モデルのシミュレーションを行うことで、どのような周辺環境であればMM SNRのような高温ガスが中心集中する構造が形成されるのかを調べる。
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