2019 Fiscal Year Research-status Report
超新星残骸X線データの新解析手法で迫る超新星親星・爆発機構の包括的研究
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19K03908
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
馬場 彩 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70392082)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超新星残骸 / 元素合成 / X線天文学 / プラズマ物理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星が死の際に爆発する「超新星爆発」は宇宙空間に重元素を供給し化学進化の主役を担う、宇宙の多様性の源である。また、Ia型超新星爆発は標準光源として宇宙論で広く用いられている。しかし、その爆発頻度や爆発機構は明らかではない。超新星残骸はその衝撃波が爆発噴出物を数千万度にまで温め、膨張によりドップラー偏移した特性X線を放射する。我々はドップラー偏移を利用し、X線画像とスペクトルから残骸内噴出物の3次元膨張構造を決定する全く新しい手法を開発し、爆発型を特定して宇宙化学進化の理解につなげる。
今年度は、特にIa型超新星残骸TychoとKeplerの膨張構造比較を行った。当初の予定では鉄K輝線のみで膨張構造を比較する予定であったが予想外に統計が少なく、急遽シリコンK輝線も用いた。その結果、Tychoに比べてKeplerは有意に膨張が非等方であることが示唆された。これは白色矮星同士の合体によるIa型超新星爆発(double degenerate)と、白色矮星に恒星からの降着物質が降り積もりChandrasekhar質量を超えたことによるIa型超新星爆発(double degenerate)の違いを反映している可能性が高く、爆発機構の解明へのインパクトが強い。これらの結果については、国内学会・国際学会で口頭発表を行っている。他方、他のIa型超新星残骸に同手法をあてはめようとしたところ、現状のデータでは統計が足りない天体が多いことも分かってきた。これをXRISMやAthenaといった将来衛星計画のデータを用いて多角的に補うことができるか検討中である。また、対象を重力崩壊型超新星残骸にもあてはめ、より広範な超新星爆発の爆発機構について研究を進める予定である。この時には、中心に遺された中性子星やパルサー星雲のスペクトル・画像解析も適用する。
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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
本年度はTychoとKeplerというほぼ同年齢で爆発型も同じ超新星残骸で膨張構造の違いが発見した。これは白色矮星同士の合体によるIa型超新星爆発(double degenerate)と、白色矮星に恒星からの降着物質が降り積もりChandrasekhar質量を超えたことによるIa型超新星爆発(double degenerate)の違いを反映している可能性が高く、爆発機構の解明へのインパクトが強い。他方、他のIa型超新星残骸に同手法をあてはめようとしたところ、現状のデータでは統計が足りない天体が多いことも分かってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
TychoとKeplerというほぼ同年齢で爆発型も同じ超新星残骸で膨張構造の違いが発見されたのは、その爆発機構の解明へのインパクトが強い。一方で、今回考えた手法は大統計が必須であることが分かってきた。そこで、2022年度打ち上げ予定のXRISM衛星の超高エネルギー分解能、さらに2030年代打ち上げ予定のAthena衛星の大統計超高エネルギー分解能と同手法を組み合わせた解析の検討を行う。さらに今後は、本手法をあてはめるサンプルを大質量星崩壊型超新星残骸にも広げ、より広範な超新星の爆発機構の多様性を検討する。また、大質量星崩壊型超新星爆発は、時に中性子星およびパルサー星雲を遺すことがある。これらのスペクトルや画像解析も併せることで、多角的な爆発非等方性の系統解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で3月に予定していた日本天文学会および日本物理学会への参加が中止となったため次年度使用額が生じた。今年度は積極的に論文発表など発表の場を広げることで使用する計画である。
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