精密Ｘ線分光による銀河団ガスの速度構造の研究

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K05295
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 太田 直美 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (40391891)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: X線天文学 / 宇宙物理学 / 銀河団 / 高温プラズマ / 宇宙構造形成

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、(1)超高分解能X線マイクロカロリメータを用いて銀河団内部のガスの速度構造を精密に測定し、銀河団ガスの運動状態と形態の相関を明らかにすることである。さらに、(2)ガス運動や超高温ガスの存在などに起因する銀河団質量の系統誤差を評価すること で、将来の精密宇宙論に備えて高精度の銀河団質量推定法を確立することを目指している。
今年度は(2)に向けて、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Cam戦略枠観測プログラム(HSC-SSP)のサーベイ領域内にある可視銀河団の系統的なX線解析を行い、銀河団スケール則や力学的進化の調査を進めた。可視銀河団カタログに含まれる約2000個の天体のうち、既存のX線カタログには約500個のX線対応天体がある。そのうち、今回は可視光リッチネスが20以上の約20個の明るい銀河団を対象として、XMM-Newton衛星のアーカイブデータの解析を行った。その結果、電波やＸ線観測から構築された銀河団サンプルに比べて、本可視光サンプルはＸ線重心シフトが大きい傾向を持つ一方、光度温度関係のべきは自己相似モデルの予言に近いことがわかった。これと平行して、過去にほとんど観測が行われていない高赤方偏移かつ大質量をもつ可視銀河団 7つをXMM-Newton衛星で新たに観測し、全ての天体から空間的に広がったＸ線放射を検出することに成功した。これらの研究成果について学会で発表した。
加えて(1)に対して、ひとみ衛星代替機による銀河団ガス乱流マッピングの観測シミュレーションと銀河団質量測定法の検討を行った。この研究結果について国際会議で口頭発表を行い、また査読付き論文が受理された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度計画していた銀河団の系統的Ｘ線解析については、すばる望遠鏡HSC-SSP領域にある天体のＸ線アーカイブデータや新しい高赤方偏移銀河団のＸ線観測に基づいて研究を進めることができた。その成果は学会で発表し、また論文執筆を進めた。また将来の詳細Ｘ線分光によるガス速度構造測定と銀河団質量推定について結果を公表することができた。一方、今年度予定していたニュースター衛星による衝突銀河団の観測実施が年度末となり、データ解析の進度にやや遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

ニュースター衛星で取得した硬Ｘ線データを解析し、銀河団の質量構造に大きな影響を与える衝突合体現象とそれに伴う高エネルギー現象を調査する計画である。特に、遠方銀河団中の超高温ガス ・非熱的ガスの性質や磁場強度を従来よりも高い精度で決定する。そのため、ニュースター衛星データの硬Ｘ線スペクトルやバックグラウンドの詳細な分析に加えて、高温ガスの空間分布の情報を補うためにチャンドラ衛星の軟Ｘ線イメージ解析も行う予定である。また、すばる望遠鏡HSC-SSP領域の高赤方偏移銀河団のＸ線観測結果をまとめ、重力レンズ効果と比較しながら、銀河団スケール則の調査や銀河団の質量較正も進める予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Yale University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Yale University
• [Int'l Joint Research] SRON(オランダ)
  • Country Name: NETHERLANDS
  • Counterpart Institution: SRON
• [Int'l Joint Research] MPE(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: MPE
• [Journal Article] Constraining hydrostatic mass bias of galaxy clusters with high-resolution X-ray spectroscopy (2018)
  • Author(s): Ota Naomi, Nagai Daisuke, Lau Erwin T.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: id.51
  • DOI: 10.1093/pasj/psy040
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Suzaku observations of low surface brightness cluster Abell 1631 (2018)
  • Author(s): Babazaki Yasunori, Mitsuishi Ikuyuki, Ota Naomi, Sasaki Shin, Boehringer Hans, Chon Gayoung, Pratt Gabriel W., Matsumoto Hironori
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: id.46
  • DOI: 10.1093/pasj/psy036
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx156
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psy004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measurements of resonant scattering in he Perseus Cluster core with Hitomi SXS (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx127
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with Hitomi (2018)
  • Author(s): Hitomi Collaboration
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx138
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A large sample of shear-selected clusters from the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program S16A Wide field mass maps (2018)
  • Author(s): Miyazaki Satoshi、Oguri Masamune、Hamana Takashi、Shirasaki Masato、Koike Michitaro、Komiyama Yutaka、Umetsu Keiichi、Utsumi Yousuke、Okabe Nobuhiro、More Surhud、Medezinski Elinor、Lin Yen-Ting、Miyatake Hironao、Murayama Hitoshi、Ota Naomi、Mitsuishi Ikuyuki
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx120
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Multiwavelength study of X-ray luminous clusters in the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program S16A field (2018)
  • Author(s): Miyaoka et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx132
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Suzaku and Chandra observations of the galaxy cluster RXC J1053.7+5453 with a radio relic (2017)
  • Author(s): Itahana Madoka、Takizawa Motokazu、Akamatsu Hiroki、van Weeren Reinout J.、Kawahara Hajime、Fukazawa Yasushi、Kaastra Jelle S.、Nakazawa Kazuhiro、Ohashi Takaya、Ota Naomi、Roettgering Huub J. A.、Vink Jacco、Zandanel Fabio
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 69 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx095
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster (2017)
  • Author(s): Hitomi collaboration
  • Journal Title: Nature Volume: 7681 Pages: 478-480
  • DOI: 10.1038/nature24301
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Blind Millimeter Line Emitter Search using ALMA Data Toward Gravitational Lensing Clusters (2017)
  • Author(s): Yamaguchi Yuki、Kohno Kotaro、Tamura Yoichi、Oguri Masamune、Ezawa Hajime、Hayatsu Natsuki H.、Kitayama Tetsu、Matsuda Yuichi、Matsuo Hiroshi、Oshima Tai、Ota Naomi、Izumi Takuma、Umehata Hideki
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 845 Pages: 108～108
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa80e0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Search for the warm-hot intergalactic medium around A 2744 using Suzaku (2017)
  • Author(s): Hattori Shiho、Ota Naomi、Zhang Yu-Ying、Akamatsu Hiroki、Finoguenov Alexis
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 69 Pages: －
  • DOI: 10.1093/pasj/psx011
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Suzaku observations of the merging galaxy cluster Abell 2255: The northeast radio relic (2017)
  • Author(s): Akamatsu H.、Mizuno M.、Ota N.、Zhang Y.-Y.、van Weeren R. J.、Kawahara H.、Fukazawa Y.、Kaastra J. S.、Kawaharada M.、Nakazawa K.、Ohashi T.、Roettgering H. J. A.、Takizawa M.、Vink J.、Zandanel F.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 600 Pages: A100～A100
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201628400
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] XARM status and some prospects (2018)
  • Author(s): Naomi Ota
  • Organizer: Preparing the science of galaxy clusters & WHIM with Athena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 近傍銀河団 A2319 内に存在するサブハローのガス質量比の測定 (2018)
  • Author(s): 大谷花絵, 太田直美, 岡部信広, 一戸悠人, 上田周太朗, 宮岡敬太
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] X線/可視光を用いた低表面輝度銀河団の力学状態の研究 (2018)
  • Author(s): 馬場崎康敬, 三石郁之, 太田直美, 佐々木伸, H. Boehringer, G. Chon, G. W. Pratt, 松本浩典
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] HSC による弱重力レンズ効果を利用した銀河団探査 (2018)
  • Author(s): 宮崎聡, 大栗真宗, 浜名崇, 白崎正人, 小池美知太郎, 梅津敬一,内海洋輔,岡部信広,Surhud More, Elinor Medezinski,Yen-Ting Lin, 宮武広直, 村山斉, 太田直美, 三石郁之
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] XMM-Newton 衛星による 5 つの高赤方偏移 HSC 銀河団の観測 (2018)
  • Author(s): 渡邉翔子, 太田直美, 三石郁之, 大栗真宗, 岡部信広, 赤松弘規, 一戸悠人, 上田周太朗, 大谷花絵, 馬場崎康敬, 浜名崇, 宮岡敬太, 宮崎聡, 他 HSC銀河団コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] HSC-SSP サーベイ領域 Weak Lensing 銀河団の X 線フォローアップ計画 (2) (2018)
  • Author(s): 三石郁之, 吉田篤史, 太田直美, 宮崎聡, 大栗真宗, 浜名崇, 岡部信広, 赤松弘規, 一戸悠人, 上田周太朗, 大谷花絵, 馬場崎康敬, 宮岡敬太, 渡邉翔子, 他 HSC 銀河団コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] X 線衛星代替機 XARM における科学運用計画 (2018)
  • Author(s): 寺田幸功, 田代信, 海老沢研, 深沢泰司, 飯塚亮, 勝田哲, 北口貴雄, 久保田あや, 水野恒史, 中島真也, 中澤知洋, 信川正順, 大野雅功, 太田直美, 志達めぐみ, 菅原泰晴, 高橋弘充, 田村隆幸, 田中康之, 寺島雄一, 坪井陽子, 内山秀樹, 宇野伸一郎, 渡辺伸, 山内茂雄
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] ダークバリオン探査ミッションSuper DIOSの開発へ向けた検討II (2018)
  • Author(s): 大橋隆哉、石崎欣尚、江副祐一郎、山田真也、一戸悠人、山崎典子、満田和久、田原譲、三石郁之、大里健、太田直美、佐藤浩介、旧DIOSワーキンググループ
  • Organizer: 日本天文学会2018年春季年会
• [Presentation] Suzaku Study of the WHIM and future prospects (2017)
  • Author(s): Naomi Ota
  • Organizer: Whereabouts and Physics of the Roaming Baryons in the Universe
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 「ひとみ」によるペルセウス座銀河団の高温ガスの速度場の測定 (2017)
  • Author(s): 上田周太朗, 一戸悠人, 藤本龍一, 井上翔太, Caroline Kilbourne, 北山哲, Maxim Markevitch, Brian McNamara, 太田直美, Scott Porter, 田村隆幸, 田中桂悟, Norbert Werner
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] 多波長観測から迫る銀河団RXC J1053.7+5453の衝突過程と粒子加速 (2017)
  • Author(s): 板花まどか,滝沢元和,赤松弘規, R. J. van Weeren, 河原創, 深沢泰司, J. S. Kaastra, 中澤知洋, 大橋隆哉, 太田直美, H. J. A. Roettgering, J. Vink, F. Zandanel
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] HSC-SSPサーベイ領域にある可視銀河団のX線フォローアップ計画 (2017)
  • Author(s): 太田直美, 三石郁之, 赤松弘規, 一戸悠人, 上田周太朗, 大栗真宗, 大谷花絵, 岡部信広, 馬場崎康敬, 浜名崇, 宮岡敬太, 宮崎聡, 渡邉翔子, 他 HSC銀河団コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] HSC-SSPサーベイ領域Weak Lensing銀河団のX線フォローアップ計画 (2017)
  • Author(s): 三石郁之, 太田直美, 宮崎聡, 大栗真宗, 浜名崇, 岡部信広, 赤松弘規, 一戸悠人, 上田周太朗, 大谷花絵, 馬場崎康敬, 宮岡敬太, 渡邉翔子, 他 HSC銀河団コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] ダークバリオン探査ミッションSuper DIOSの開発へ向けた検討 (2017)
  • Author(s): 大橋隆哉、石崎欣尚、江副祐一郎、山田真也、山崎典子、満田和久、田原 譲、三石郁之、太田直美、佐藤浩介、旧DIOSワーキンググループ
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会
• [Presentation] X線天文衛星 Athena計画 (2017)
  • Author(s): 松本浩典, 山崎典子, 満田和久, 篠崎慶亮, 深沢泰司, 鶴 剛, 常深博, 粟木久光, 海老沢研, 大橋隆哉, 太田直美, 馬場 彩, 上田佳宏, 寺島雄一
  • Organizer: 日本天文学会2017年秋季年会