2016 Fiscal Year Research-status Report
MAXI-NICER連携で解き明かすX線スーパーバーストにおける元素合成
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16K17717
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
岩切 渉 国立研究開発法人理化学研究所, MAXIチーム, 基礎科学特別研究員 (50749918)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | MAXI / NICER / スーパーバースト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々の知る鉄より重い重元素のうち、r過程等の中性子捕獲過程では決して作ることのできない、陽子過剰な同位体が存在している。そのような重元素を作る過程として、速い陽子の捕獲過程（rp過程）が考えられており、低質量X線連星で発生するX線バースト中において進行していると予想されている。我々は現在国際宇宙ステーション(ISS)で稼働中である理研のMAXIと、今年ISSに搭載予定のNASAのNICERを、ISS内のネットワークで繋げることにより、頻度は少ないが継続時間が通常のX線バーストより1000倍ほど長いスーパーバーストの詳細観測を目指している。本年度は、まずMAXIによって観測された９個のスーパーバースト（候補含む）の系統的な解析を行い、特に継続時間とピークの光度の関係について議論を行い、共著者として論文にまとめた。さらに、MAXIが捉え、Swift衛星による追観測を行ったIGR J17062-6143のデータ解析を行い、スペクトル変動の結果を中心にまとめ、共著者として論文にまとめた。そして、MAXIの７周年国際会議を理研にて開催し、LOCとして運営を行い、MAXIのデータから新たに発見された２例のスーパーバーストの解析結果のポスター発表を行った。また、NICERの打ち上げはロケットのトラブルで予定より遅れているが、OHMAN(On-orbit Hookup of MAXI and NICER)計画と銘打ってNASAのMission of Opportunity枠と宇宙科学研究所の小規模プロジェクト枠に、予算申請を行った。さらに、X線偏光観測装置の装置較正の結果を主著としてまとめあげ、中性子星パルサー4U 1626-67のNuSTAR衛星のデータを用いて、電子サイクロトロン共鳴線を中心としたスペクトル解析を行い、結果をNuSTAR Science meetingにて発表した。
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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
本年度の大きな進捗は、NICERチームとのMAXIによる連携観測に関する議論の結果、NICERチームのリーダーであるKeith Gendreau博士を代表として、OHMAN計画(On-orbit Hookup of MAXI And NICER)と銘打ち、NASAのMIDX-MoO(Mission of Opportunity)に提案書を提出できたことである。この提案書の制作過程において、具体的な国際宇宙ステーション(ISS)内部での計算機を通じたMAXIとNICERのデータ通信方法、NASA側とMAXIチームの役割分担の明確化、問題点の洗い出し、より詳細なサイエンス検討などを行い、大きな進捗となった。NICERは、スペースX社の事故の影響で打ち上げが延期され今年度中の打ち上げはかなわなかったが、そこでできた時間を無駄にせず、OHMAN計画を立ち上げられたことは評価できる。また、MAXIチームが中心となり、宇宙科学研究所の小規模プロジェクトの枠に予算申請も行った。これらの申請結果は、来年度に発表される。
これまでに得られたデータ解析の面では、MAXIが運用5年間で捉えた9個のスーパーバーストに対して継続時間や、明るさ、理論的なcoolingモデルから見積もられたスーパーバーストの点火の深さ等をまとめて、投稿論文に発表した。また、MAXIで発見し、3時間後にSwift衛星による追観測を成功できたIGR J17062-6143のデータでは、rp過程によると思われる元素の構造は検出できなかったものの、詳細な時間変動のスペクトル解析からバースト直後の降着円盤の変動に関する情報が得られた。また、MAXIの７周年国際会議を理研にて開催し、最近発見されたスーパーバーストの解析結果を発表し、国内外の研究者と議論を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進方策は、まず現時点でNICERが2017年6月に打ち上げ予定であり、この初期運用に参加していく。同時に、MAXIのスーパーバーストなどの突発現象のトリガー情報を地上経由でNASA側に送信しISSにアップリンクする経路の整備を行う。この地上経由によるOHMAN連携は、ISS機上でMAXIとNICERをつなぐ前のステップとして重要となる。地上経由では、MAXIでのトリガー後、1時間以内のNICERによる追観測を目標とし、ISS上の計算機にインストールするMAXIのトリガー判定ソフトウェアのロジックに問題がないか等の検証を行う。これらの作業は、NICERの初期立ち上げ運用がひと段落し、NICERの定常観測が始まる段階から行う予定である。これらの段階を経て、ISS上でのOHMAN観測に駒を進めていく。
OHMAN計画の推進と並行して、引き続きMAXIによるスーパーバーストのデータ解析や、MAXIで発見次第Swift衛星等に対する追観測の要請を続けていく。従来の解釈では、スーパーバーストは定常状態がエディントン光度の数十%で輝いていて安定的にHeの燃焼によってスーパーバーストの燃料となるCが生成されている天体で起こると考えられていたが、定常状態が暗いtransient天体でも起きることがMAXIの結果で判明してきたため、transient天体を中心にMAXIだけでなく、より深く観測できるChandra衛星等の定常状態の観測データなども用いて理解を進めていく。また、理想的にはより感度の良い全天X線観測装置が開発できれば、追観測の必要なくスーパーバーストのスペクトル中での元素のライン探査が可能となるので、新型の視野の広いX線検出器の検討、開発も行っていく。これらは、LSST等の可視光広視野サーベイ計画や、重力波の電磁波対応天体の検出とも親和性が高く、重要となる。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、2016年夏に予定されていたNASAのNICERの打ち上げが、米スペースX社のロケットが試験中に爆発する事故の影響により延期された結果、予定していたNASAゴダードへの出張ができなかったためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最新の情報では2017年6月にNICERが打ち上げられ、ISSに取り付けられる予定なので、初期運用やOHMANの打ち合わせのための出張費用に、次年度使用額を充当する計画である。
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