2019 Fiscal Year Research-status Report
Study on binary evolutions with physical process around neutron star: Application to neutron star ULX
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18K03706
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| Research Institution | Kyushu Sangyo University |
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Principal Investigator |
鴈野 重之 九州産業大学, 理工学部, 准教授 (20615364)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 連星進化 / 中性子星 / X線連星 / 降着円盤 / 超高輝度X線天体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子星周囲の物理状況を加味した，X線連星の進化モデルを構築した．
とくに星風降着するような大質量X線連星について，連星の軌道要素を考慮に入れたうえで，星風物質の持ち込む角運動量の正確な評価を行った．その結果，連星間距離が近い系においては，古典的な降着理論よりも角運動量輸送が重要となることを示した．このことから，星風降着するX線連星系でも中性子星周囲に降着円盤が形成され得ることを示した．
また，中性子星のスピン進化や磁場進化までも考慮にいれた，包括的なX線連星の進化計算コードを開発した．中性子星磁場は誕生時は非常に強いが，時間とともに減衰する．この減衰のタイムスケールで中性子星スピンも進化していくことを示した．中性子星は誕生後しばらくは降着の起きないエジェクタ段階として過ごし，その後急激なスピンダウンが起き，スピン周期は数年のうちに数千秒程度までスピンダウンすることがわかった．初期磁場の大きさを変えた計算から，磁場の強さはエジェクタ段階の終了時期や，スピンダウンの大きさに影響するが，定性的な振る舞いはほぼ変わらなかった．一方，スピンダウンをもたらす物理過程は，磁場の大きさと星風の速さの兼ね合いで大きく変わることがわかった．星風が遅く，磁場も極端には強くない場合には，古典的なプロペラ効果がスピンダウンを引き起こすものの，さらに星風が遅い場合にはShakuraら（2012）によるシェル形成と磁場との相互作用が重要となる．また，星風が速い場合には磁場の効果が卓越し，重力的に補足される前の星風物質が磁場と相互作用してスピンダウンすることが示された．
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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
3年計画の2年目が終了した時点で，数値コードの開発の主要な部分は終了している．あとは，様々な対象天体に対応する物理を組み込むことで，星風降着する大質量X線連星，円盤を作るような低質量X線連星，また本研究のゴールである超高輝度X線天体など，様々なX線連星系の降着過程と進化の道筋を調べることができる段階にまで到達した．
実際，今年度は星風降着するX線連星について研究が進んでおり，学術的な成果も上がっている．
最終年度は，本研究課題の最終課題でもある，超高輝度X線天体の正体を探る研究を進めていく．この2年間で当該天体の観測例も増え，モデル計算を行う上での正確な材料が集まってきており，当初の計画よりもより具体的，現実的な連星モデルを実現できるのではないかと期待している．今年度，これら先行研究の調査や，観測例および類似天体のデータベース化も進めてきており，3年目のスタートを順調に切ることができている．
これらのことから，研究は順調に進展しているものと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当該研究計画の最終年度となる今年度は，連星進化計算コードを用いて，中性子星を含む超高輝度X線天体（P-ULX)の正体に迫る研究を進めていく．とくにここ数年で，P-ULXの観測例は倍増し，多くの新事実が明らかになっている．とくに重要視しているのは，かなりの割合のULXは，Be型の星をドナーとして持つということである．このことから，Be型のX線連星モデルの進化を追うことで，P-ULX的な振る舞いをする連星系がつくられるか否かを調べていく．この際に重要となる先行研究結果として，観測されているP-ULXでは，中性子星周囲で磁気圧が優勢となる半径と，輻射圧が優勢となる半径が極めて近いという性質が見られていることが挙げられる．このような条件を手掛かりとして，中性子星連星がULXとなるような条件や，連星系の性質を探っていく予定である．
一方，研究を進めていくうえでの不安材料として，新型コロナウイルス感染症（COVID19）の蔓延がある．COVID19のため，出席して議論を行う予定であった研究会などが中止や延期となっている．自身の研究を発表し，他の専門家と議論する機会が減ることは研究を実施するうえで明らかなマイナス要因である．また，計算機を置いている大学が閉鎖という事態となると，研究そのものの進展にも影響がおよぶ可能性がある．このような場合には，先行研究の調査や，観測データの吟味などの作業を先行し，計算や研究会参加を予定よりも遅らせるなど，研究実施予定の変更をにらみつつ作業する必要がある．
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染症蔓延のため，春先に出張がキャンセルとなったため．
次年度に出張および論文投稿費として利用予定．
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Research Products
(6 results)
