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2022 Fiscal Year Annual Research Report

X線偏光測定による宇宙ジェットのエネルギー源の解明

Research Project

Project/Area Number 19K03902
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

北口 貴雄  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (30620679)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
KeywordsX線 / 偏光 / 科学衛星 / 宇宙 / 天体 / 宇宙ジェット / 機械学習 / ブラックホール
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、X線偏光という新手法を用いて、これまで不定だった天体の物理量を測ることを目的とする。この IXPE プロジェクトは主に米伊日による国際共同で進められ、X線偏光計はイタリアが、それを搭載する衛星およびX線望遠鏡はアメリカが開発し、日本からは要となる増幅器を提供することで貢献した。衛星製作は、COVID-19の影響はあったものの最小限の遅れにとどまり、X線偏光計を載せたIXPE衛星は 2021 年末に地球低周回軌道に打ち上がった。
本研究の最終年度では、IXPE衛星が観測した天体データを解析して、科学成果を出すことを行った。特に系内ブラックホール連星系でもっとも明るいCygnus X-1を約1週間観測したところ、X線は4%ほど直線偏光していて、その電場方向が電波で輝く宇宙ジェットの向きと揃っていることが初めてわかった。この観測結果を説明するには、X線はジェットと垂直な方向に拡がったプラズマから放たれ、それが降着円盤で散乱して、円盤を横から見ている我々まで届いたと考えられ、今まで解けなかったブラックホール近辺のプラズマの幾何情報を明らかにすることができた。これらの結果は、共著者として査読付き論文にまとめて学術雑誌に掲載し、日本語のプレスリリースも行った。
上記の通り、X線偏光による天体観測を実現し、その有効性を実証できた。しかし観測中、Cygnus X-1は円盤の最内縁がブラックホールから離れたLow/hard状態にあり、ブラックホールのスピンを測定することには適していなかった。そのため、当初の目的であるブラックホールスピンと宇宙ジェットとの相関を取ることは、達成できなかった。今後は、スピン測定が期待できるHigh/Soft状態に移った時に、改めてCygnus X-1や円盤をほぼ真横から見ているGRS 1915+105の観測を行う予定である。

  • Research Products

    (28 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (23 results) (of which Int'l Joint Research: 23 results,  Peer Reviewed: 22 results,  Open Access: 12 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] INAF-Pisa(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      INAF-Pisa
  • [Int'l Joint Research] ワシントン大学セントルイス(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ワシントン大学セントルイス
  • [Journal Article] Simultaneous space and phase resolved X-ray polarimetry of the Crab pulsar and nebula2023

    • Author(s)
      Bucciantini Niccolo;、(6名省略)、Kitaguchi Takao、(93名省略)
    • Journal Title

      Nature Astronomy

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41550-023-01936-8

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] IXPE Observations of the Quintessential Wind-accreting X-Ray Pulsar Vela X-12023

    • Author(s)
      Forsblom Sofia V.、(50名省略)、Kitaguchi Takao、(49名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 947 Pages: L20~L20

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acc391

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The design and performance of the XL-Calibur anticoincidence shield2023

    • Author(s)
      Iyer N.K.、(13名省略)、Kitaguchi T.、(19名省略)
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 1048 Pages: 167975~167975

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.167975

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The IXPE View of GRB 221009A2023

    • Author(s)
      Negro Michela、(78名省略)、Kitaguchi Takao、(32名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 946 Pages: L21~L21

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acba17

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] X-Ray Polarimetry Reveals the Magnetic-field Topology on Sub-parsec Scales in Tycho’s Supernova Remnant2023

    • Author(s)
      Ferrazzoli Riccardo、(54名省略)、Kitaguchi Takao、(44名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 945 Pages: 52~52

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acb496

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Strong X-Ray Polarization Signal from the Magnetar 1RXS J170849.0-4009102023

    • Author(s)
      Zane Silvia、(21名省略)、Kitaguchi Takao、(79名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 944 Pages: L27~L27

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acb703

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarization Properties of the Weakly Magnetized Neutron Star X-Ray Binary GS 1826-238 in the High Soft State2023

    • Author(s)
      Capitanio Fiamma、(48名省略)、Kitaguchi Takao、(47名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 943 Pages: 129~129

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acae88

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Accretion geometry of the neutron star low mass X-ray binary Cyg X-2 from X-ray polarization measurements2022

    • Author(s)
      Farinelli R、(45名省略)、Kitaguchi T、(48名省略)
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 519 Pages: 3681~3690

    • DOI

      10.1093/mnras/stac3726

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mapping the circumnuclear regions of the Circinus galaxy with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer2022

    • Author(s)
      Ursini F、(55名省略)、Kitaguchi Takao、(40名省略)
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 519 Pages: 50~58

    • DOI

      10.1093/mnras/stac3189

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] X-Ray Polarization Observations of BL Lacertae2022

    • Author(s)
      Middei Riccardo、(102名省略)、Kitaguchi Takao、(43名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 942 Pages: L10~L10

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aca281

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Vela pulsar wind nebula X-rays are polarized to near the synchrotron limit2022

    • Author(s)
      Xie Fei、(48名省略)、Kitaguchi Takao、(43名省略)
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 612 Pages: 658~660

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05476-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Determination of X-ray pulsar geometry with IXPE polarimetry2022

    • Author(s)
      Doroshenko Victor、(50名省略)、Kitaguchi Takao、(42名省略)
    • Journal Title

      Nature Astronomy

      Volume: 6 Pages: 1433~1443

    • DOI

      10.1038/s41550-022-01799-5

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The X-Ray Polarimetry View of the Accreting Pulsar Cen X-32022

    • Author(s)
      Tsygankov Sergey S.、(50名省略)、Kitaguchi Takao、(46名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 941 Pages: L14~L14

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aca486

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarized x-rays constrain the disk-jet geometry in the black hole x-ray binary Cygnus X-12022

    • Author(s)
      Krawczynski Henric、(11名省略)、Kitaguchi Takao、(101名省略)
    • Journal Title

      Science

      Volume: 378 Pages: 650~654

    • DOI

      10.1126/science.add5399

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarized x-rays from a magnetar2022

    • Author(s)
      Taverna Roberto、(53名省略)、Kitaguchi Takao、(41名省略)
    • Journal Title

      Science

      Volume: 378 Pages: 646~650

    • DOI

      10.1126/science.add0080

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarized blazar X-rays imply particle acceleration in shocks2022

    • Author(s)
      Liodakis Ioannis、(88名省略)、Kitaguchi Takao、(38名省略)
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 611 Pages: 677~681

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05338-0

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polarization constraints on the X-ray corona in Seyfert Galaxies: MCG-05-23-162022

    • Author(s)
      Marinucci A、(55名省略)、Kitaguchi Takao、(43名省略)
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 516 Pages: 5907~5913

    • DOI

      10.1093/mnras/stac2634

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Observations of 4U 1626-67 with the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer2022

    • Author(s)
      Marshall Herman L.、(42名省略)、Kitaguchi Takao、(50名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 940 Pages: 70~70

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac98c2

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The X-Ray Polarization View of Mrk 421 in an Average Flux State as Observed by the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer2022

    • Author(s)
      Di Gesu Laura、(56名省略)、Kitaguchi Takao、(45名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 938 Pages: L7~L7

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac913a

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] X-Ray Polarization Detection of Cassiopeia A with IXPE2022

    • Author(s)
      Vink Jacco、(62名省略)、Kitaguchi Takao、(31名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 938 Pages: 40~40

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8b7b

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Performance of the X-Calibur hard X-ray polarimetry mission during its 2018/19 long-duration balloon flight2022

    • Author(s)
      Abarr Q.、(14名省略)、Kitaguchi Takao、(15名省略)
    • Journal Title

      Astroparticle Physics

      Volume: 143 Pages: 102749~102749

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2022.102749

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Optical performance of the x-ray telescope for the XL-Calibur experiment2022

    • Author(s)
      Kamogawa Wataru、(24名省略)、Kitaguchi Takao、(29名省略)
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 12181 Pages: 1218171

    • DOI

      10.1117/12.2626537

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Limits on X-Ray Polarization at the Core of Centaurus A as Observed with the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer2022

    • Author(s)
      Ehlert Steven R.、(50名省略)、Kitaguchi Takao、(46名省略)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 935 Pages: 116~116

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8056

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超小型X線衛星 NinjaSat に搭載するガスX線検出器のオンボード信号処理2022

    • Author(s)
      北口貴雄ほか
    • Organizer
      日本天文学会
  • [Presentation] 超小型X線衛星 NinjaSat の開発進捗2022

    • Author(s)
      北口貴雄ほか
    • Organizer
      日本物理学会
  • [Remarks] プレスリリース:ブラックホールからX線の偏光を初観測

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2022/20221125_1/index.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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