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
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19K03902
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | X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 |
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| 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。
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