天の川銀河の３次元ブラックホール地図の作成と潮汐破壊現象のリアルタイム検出

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K05301
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
• Project Period (FY): 2016-10-21 – 2019-03-31
• Keywords: ブラックホール / 新天体 / 突発天体 / 中性子星 / 降着円盤 / MAXI / Ｘ線観測 / 国際宇宙ステーション

Outline of Annual Research Achievements

全天Ｘ線監視装置 MAXI の突発天体発見システムにより、今世紀最大級の明るさとなった２つのブラックホール候補天体 MAXI J1535-571 と MAXI J1820+070 の増光をいち早く捉え、世界に速報した。その結果、多くの多波長観測がなされ、両天体の特徴が明らかとなりつつある。さらに、最大強度が 50 mCrab 程度の暗いブラックホール候補天体 MAXI J1813-095 や、Ｘ線バーストも検出された中性子星 MAXI J1621-501 と正体不明の MAXI J1630-276 も発見した。
これらは、ブラックホールを始めとする高エネルギー天体の世界中の研究者に対し多くの研究材料を提供したのみならず、本研究目的である天の川銀河のブラックホール地図の作成、そして、系内のブラックホール総数の類推に大いに役立つと考えられる。
これら発見された天体の特徴をより詳細に調査すべく、MAXI のデータを用いた短時間変動解析システムの開発も大学院生川瀬智史によってさらに進められ、エネルギースペクトルのみならず、短時間変動の特徴からもブラックホール周辺に形成される降着円盤の状態（ステート）が判別できるようになった。また、ブラックホール天体が示す短時間変動の研究に関し、ブレーザー天体や白色矮星が示す可視領域での変動についても共同研究者との研究が進んでいる。
これらの成果については、The Astronomer's Telegram や日本天文学会で発表し、また、それぞれの関係した共著者として論文発表した（一部は準備中）。
また潮汐破壊現象の検出にも関係する過去のデータの再解析に向けて、これまで 2009 年 8 月の運用開始から 2017 年前半までの全データのデータベースへの再登録が完了した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新天体発見やそれに伴う共同研究は今年度多くの新天体が出現し、それらをいち早く捉えたことから予定以上に順調に進んでいるが、過去のデータの再解析については（追加採用により半年以上開始が遅れたことに加え）以下の理由により遅滞している。
過去のデータをデータベースに入れる作業を行ったが、現在、MAXI のデータには当時使われていたものや最新の較正がなされたもの、公開用に準備されたものという目的に応じた３種類データが存在する。再解析はこれまでの検証を含めこれらのデータを利用する予定だが、さらに MAXI 運用３年の延長が認められ、それらを全て入れるとディスク容量が将来的に足りなくなる可能性が出てきた。そのため、記憶装置の追加等の措置が必要となり、想定外の時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

発見された新天体に関する論文や研究を進め、さらに過去のデータの再解析を含め、我々の銀河に存在するブラックホールの総数の見積もりやその分布を明らかにしていく。その際、距離が決まっていない天体に関しては、研究計画に記した手法を用いて見積もる予定である。
また、過去のデータを保存するための記憶装置の容量不足については、これまでの記憶媒体をより大容量のものに交換するなどして容量確保に努めており、次年度の予算も用いて再度システムを見直して解決する予定である。

Causes of Carryover

論文発表と海外での発表（渡航）を計画していたが、それぞれ研究の遅れと平成 29 年度は本研究課題に合致するような国際会議等が開かれなかったため、次年度の発表のために繰り越した。また、不足している計算機の記憶容量に関しても、数10テラバイド程度必要なため、本年度予算では足りず、来年度予算と合わせて適当なものを購入する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Pen State University/NSF/USRA(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Pen State University/NSF/USRA
• [Int'l Joint Research] University of Leicester(United Kingdom)
  • Country Name: United Kingdom
  • Counterpart Institution: University of Leicester
• [Int'l Joint Research] INAF-IASFPA(Italy)
  • Country Name: Italy
  • Counterpart Institution: INAF-IASFPA
• [Journal Article] The 7-year MAXI/GSC Source Catalog of the Low-Galactic-latitude Sky (3MAXI) (2018)
  • Author(s): Hori T., Shidatsu, M., Ueda, Y., Kawamuro, T., Morii, M., Nakahira, S., Isobe, N., Kawai, N., Mihara T., Matsuoka, M., Morita, T., Nakajima, M., Negoro, H., Oda, S., Sakamoto, T., Serino, M., Sugizaki, M., Tanimoto, A., Tomida, H., Tsuboi, Y. 他 10 名
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 235 Pages: id.7, 1-40
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aaa89c
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a probable new X-ray transient MAXI J1820+070 (2018)
  • Author(s): Kawamuro, T., Negoro, H., Yoneyama, T., Ueno, S., Tomida, H., Ishikawa, M., Sugawara, Y., Isobe, N., Shimomukai, R., Mihara, T., Sugizaki, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Yatabe, F., Takao, Y., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, M., Yoshii, T., Tachibana, Y. 他29名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 11399-11399
  • Open Access
• [Journal Article] Unusual soft X-ray activity of Cygnus X-1 detected with MAXI/GSC (2017)
  • Author(s): Negoro, H., Sakamaki, A., Kawase, T., Makishima, K., Ueno, S., Tomida, H., Isobe, N., Ishikawa, M., Sugawara, Y., Mihara, T., Sugizaki, M., Serino, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Shidatsu, M., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, S., Yoshii, T., Tachibana, Y. 他21名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 10322-10322
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC discovery of a new hard X-ray transient MAXI J1535-571 (2017)
  • Author(s): Negoro, H., Ishikawa, M., Ueno, S., Tomida, H., Sugawara, Y., Isobe, N., Shimomukai, R., Mihara, T., Sugizaki, M., Serino, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Shidatsu, M., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, S., Yoshii, T., Tachibana, Y., Harita, S., Muraki, Y. 他24名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 10699-10699
  • Open Access
• [Journal Article] Further brightening of the X-ray transient MAXI J1535-571, suggesting the presence of a black hole (2017)
  • Author(s): Negoro, H., Kawase, T., Sugizaki, M., Ueno, S., Tomida, H., Sugawara, Y., Isobe, N., Ishikawa, M., Shimomukai, R., Mihara, T., Serino, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Shidatsu, M., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, Yoshii, T., Tachibana, Y., Harita, S. 他24名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 10708-10708
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a possible new X-ray nova MAXI J1621-501 on the galactic plane (2017)
  • Author(s): Hashimoto, T., Negoro, H., Ueno, S., Tomida, H., Ishikawa, M., Sugawara, Y., Isobe, N., Shimomukai, R., Mihara, T., Sugizaki, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Shidatsu, M., Yatabe, F., Takao, Y., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, M., Yoshii, T., Tachibana, Y. 他25名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 10869-10869
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a soft X-ray transient MAXI J1630-276 (2017)
  • Author(s): Negoro, H., Kawase, T., Sakamaki, A., Ueno, S., Tomida, H., Ishikawa, M., Sugawara, Y., Isobe, N., Shimomukai, R., Mihara, T., Sugizaki, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Shidatsu, M., Yatabe, F., Takao, Y., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, M., Yoshii, T. 他25名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 10984-10984
  • Open Access
• [Journal Article] Discovery of the New X-Ray Transient MAXI J1807+132: A Candidate of a Neutron Star Low-mass X-Ray Binary (2017)
  • Author(s): Shidatsu M., Tachibana Y., Yoshii T., Negoro H., Kawamuro T., Iwakiri W., Nakahira S., Makishima K., Ueda Y., Kawai N., Serino M., and Kennea J.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 850 Pages: id.155, 1-10
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa93f0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Refined position of the X-ray transient MAXI J1630-276 and its observed properties during the outburst (2017)
  • Author(s): Negoro, H., Kawase, T., Ueno, S., Tomida, H., Ishikawa, M., Sugawara, Y., Isobe, N., Shimomukai, R., Mihara, T., Sugizaki, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Shidatsu, M., Yatabe, F., Takao, Y., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, M., Yoshii, T., Tachibana, Y. 他25名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 11173-11173
  • Open Access
• [Journal Article] MAXI/GSC detection of a new X-ray transient MAXI J1813-095 (2017)
  • Author(s): Kawase, T., Negoro, H., Yoneyama, T., Ueno, S., Tomida, H., Ishikawa, M., Sugawara, Y., Isobe, N., Shimomukai, R., Mihara, T., Sugizaki, M., Nakahira, S., Iwakiri, W., Yatabe, F., Takao, Y., Matsuoka, M., Kawai, N., Sugita, M., Yoshii, T., Tachibana, Y. 他30名
  • Journal Title: The Astronomer's Telegram Volume: 1 Pages: 11323-11323
  • Open Access
• [Journal Article] Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger (2017)
  • Author(s): Abbott B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Afrough, M., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P. 他 Negoro, H. 含む 3656 名
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 848 Pages: L12, 1-59
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa91c9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 2017 年に MAXI が発見した 新天体と突発現象 (2018)
  • Author(s): 根來 均, 中島基樹, 芹野素子, 杉田聡司, 上野史郎, 冨田洋, 磯部直樹, 菅原泰晴, 三原建弘, 杉崎睦, 中平聡志, 岩切渉, 志達めぐみ, 牧島一夫, 河合誠之, 常深博, 吉田篤正, 坂本貴紀, 上田佳宏, 坪井陽子, 山内誠, 山岡和貴, 川室太希, 松岡勝
  • Organizer: 第18回 宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] 4 つのX線新星 MAXI J1535－571, J1621－501, J1630－276, Swift J0243.6+6124 の発見とその正体 －MAXI/GSC が検出した 2017 年度後半の突発現象－ (2018)
  • Author(s): 根來 均 中島基樹, 川瀬智史, 杉田聡司, 針田聖平, 河合誠之, 中平聡志, 志達めぐみ, 三原建弘, 牧島 一夫, 松岡 勝, 橋本達也, 芹野素子, 河合広樹, 坪井陽子 ほか MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2018 春季年会
• [Presentation] 全天X線監視装置MAXI/GSCのデータを用いたMAXI J1535-571のX線短時間パワースペクトル解析 (2018)
  • Author(s): 川瀬智史, 根來均, 中平聡志, 志達めぐみ, ほか MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2018 春季年会
• [Presentation] MAXI と Swift によるブラックホール天体の観測 (2017)
  • Author(s): 根來 均
  • Organizer: 磁気流体プラズマで探る高エネルギー天体現象研究会
  • Invited
• [Presentation] 全天Ｘ線監視装置 MAXI のデータを用いたＸ線短時間変動解析の改良 (2017)
  • Author(s): 川瀬 智史, 根來 均 ほか MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2017 秋季年会
• [Presentation] X線新星 MAXI J1807+132 の発見とCyg X-1 の準ソフト状態への状態遷移の検出 －MAXI/GSC が検出した 2017 年度前半の突発現象－ (2017)
  • Author(s): 根來 均, 中島基樹, 川瀬智史, 酒巻 愛, 志達めぐみ, 芹野素子, 三原建弘, 松岡 勝, 川室太希, 上田佳宏, 杉田聡司, 河合 誠之 ほか MAXI チーム
  • Organizer: 日本天文学会 2017 秋季年会