Stellar wind measurements for Colliding Wind Binaries using X-ray spectra

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K17667
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 菅原 泰晴 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, 招聘研究員 (80611425)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 宇宙物理 / 大質量星 / X線天文学 / 質量放出 / 恒星進化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「大質量星の進化の理解」を目指し、大質量星の質量放出率を進化段階ごとに明らかにすることを目的とし、進化末期段階のウォルフ・ライエ (WR) 星のX線分光観測を用いて、X線吸収量と光度の変化から大質量連星の質量放出率の測定を行った。

最終年度は、大質量連星WR125のSwiftとXMM-Newton衛星を用いた観測データを解析し、過去のX線観測データ(Einstein、ROSAT衛星)も用いて36年にわたる長期間のX線変動を初めて報告し、典型的な質量放出率でX線吸収量が説明できることを確認した。また、比較的連星周期の短い大質量連星WR25(周期208日)のX線観測データを用いて、スペクトル解析を行い、質量放出率を測定することができた。このWR125の解析では、X線吸収量の変化から連星の軌道傾斜角を制限することに初めて成功した。本研究手法により、質量放出率だけでなく、連星軌道に対する見かけの角度にも依存するが、軌道傾斜角に対しても制限可能であることがわかった。

星風衝突を起こしている楕円軌道の連星系のX線分光モニタリングによる質量放出率測定は、従来の電波・可視近赤外線観測と比べ、不定性が小さいという利点があった。３年間の研究によって、本研究手法を周期30日から10年に至る連星に対して適用し、質量放出率が十分な精度で測定できることを検証できた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NASA/GSFC(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: NASA/GSFC
• [Int'l Joint Research] エディンバラ大学/シェフィールド大学/リーズ大学(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: エディンバラ大学/シェフィールド大学/リーズ大学
• [Int'l Joint Research] モントリオール大学(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: モントリオール大学
• [Journal Article] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • Author(s): Tadayuki Takahashi, Motohide Kokubun, Kazuhisa Mitsuda, Richard L. Kelley, Takaya Ohashi, Felix Aharonian, Hiroki Akamatsu, Yasuharu Sugawara et al. (Hitomi Collaboration)
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Pages: --
  • DOI: doi.org/10.1117/1.JATIS.4.2.021402
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.9 (2018)
  • Author(s): Hiroyuki Uchida, Takaaki Tanaka, Samar Safi-Harb, Masahiro Tsujimoto, Yukikatsu Terada, Aya Bamba, Yoshitomo Maeda, John P. Hughes, Yasuharu Sugawara et al. (Hitomi Collaboration)
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 38-1~38-16
  • DOI: doi.org/10.1093/pasj/psy027
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The 7-year MAXI/GSC X-Ray Source Catalog in the High Galactic Latitude Sky (3MAXI) (2018)
  • Author(s): T. Kawamuro, Y. Ueda, M. Shidatsu, T. Hori, M. Morii, Y. Sugawara et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 238 Pages: 32-1～32-15
  • DOI: http://dx.doi.org/10.3847/1538-4365/aad1ef
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection of polarized gamma-ray emission from the Crab nebula with the Hitomi Soft Gamma-ray Detector† (2018)
  • Author(s): S. Watanabe, Y. Uchida, H. Odaka, G. Madejski, K. Hayashi, T. Mizuno, R. Sato, Y. Yatsu, Y. Sugawara et al. (Hitomi Collaboration)
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: 113-1~113-19
  • DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psy118
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 大質量星の電波観測への期待 (2019)
  • Author(s): 菅原泰晴
  • Organizer: 茨城大学重点研究 研究会：「突発・変動現象の電波フォローアップ」
• [Presentation] 星風衝突Wolf-Rayet連星系WR 125のX線光度変動 (2018)
  • Author(s): 御堂岡拓哉, 菅原泰晴, 海老沢研
  • Organizer: 日本天文学会2018年秋季年会
• [Presentation] X線分光を用いたWolf‐Rayet連星系WR 25の星風測定 (2018)
  • Author(s): 菅原泰晴
  • Organizer: 日本天文学会2018年秋季年会
• [Presentation] PhoENiXへの期待：恒星フレアの視点から (2018)
  • Author(s): 菅原泰晴
  • Organizer: 宇宙プラズマにおける粒子加速ワークショップ
• [Presentation] An X-ray study of Wolf-Rayet binaries (2018)
  • Author(s): Yasuharu Sugawara
  • Organizer: IAUS 346: High-mass X-ray binaries: illuminating the passage from massive binaries to merging compact objects
  • Int'l Joint Research