2020 Fiscal Year Research-status Report
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19K21054
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
小林 翔悟 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (80822999)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超高光度X線源 / X線 / ブラックホール / 中性子星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、太陽の100-1000倍の質量を持つ中間質量ブラックホールの有力候補である超高光度X線源 (ULX) の放射機構およびその周辺環境を、X線のスペクトルおよび電波放射の分布から明らかにする。特にX線での観測では、銀河中心の超大質量ブラックホールの研究で使用されていた解析手法をULXに初めて適応し、代表的なULXの一つであるNGC 1313 X-1の激しく変動するX線スペクトルの中に、時間的に変動しない放射成分が埋もれていることを新たに突き止めた。これは中心天体から遠方に形成されていると理論的に期待されていた、幾何学的に薄く光学的に厚い降着円盤からの放射と考えられ、その内縁半径と天体の全X線光度から、これまで未知であった中心天体の質量を見積もることが可能である。代表者は、これまでこのX-1の結果を論文に取りまとめつつ、この不変な成分が他のULX中にも存在するかを調べ、NGC 1313 X-2と呼ばれる別のULXでも同様の成分の抽出に成功した。
昨年度、上述のNGC 1313 X-2の中心天体が、太陽の1.4から2倍程度の質量を持つ中性子星であることが新たに判明し、これまでの「対象の中心天体はすべてブラックホールである」という作業仮説が覆ってしまった。しかし、研究代表者はX-2の質量が良い精度で判明したこの新事実を逆手に取り、本年度は本研究の質量推定法の「較正」を行い、NGC 1313 X-1の質量の推定精度の向上を行った。また同じ解析手法を、中心天体が中性子星であると判明している別のULX NGC 300 ULX-1にも新たに適用し、こちらでも同様な降着円盤様の放射成分の抽出に成功した。上記の研究成果を後述の研究会で招待講演者として講演した。また、現在これらの結果を論文に取りまとめている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度のはじめから国内・外で感染拡大した新型コロナウィルスの影響で、研究者間の交流の機会が激減してしまったのに加え、リモート環境を用いた新たなワークスタイルへの対応にエフォートを割かざるを得なくなってしまい、これまで得られた結果の精査を思うように進めることが出来なかった。一方で、リモート研究会の普及や環境の整備が進んだことにより、年度の後半では比較的円滑に研究を進めることが出来たため、次年度は本年度より多くの進捗が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の現状における課題は、得られた結果に物理的に妥当な解釈を与える点である。本研究は中性子星周辺で形成されている降着流から得られた結果を、ブラックホールへと外挿するものである。中性子星はブラックホールと異なり、強い磁場と表面を持つ。前者は降着流を拘束する作用を持ち、後者からの放射は降着流への照り返しとなるため、中心天体の近傍ほど降着流への影響は無視できなくなり、中性子星とブラックホールで降着流の振る舞いは大きく異なる。これは結果に大きな系統誤差を与えかねないため、本研究が対象としている領域でこれらがどの程度影響するか定量的に求めるが必要である。しかし、降着流の物理は複雑な磁気流体方程式を取り扱うため、解析的に求めることはできない。特に質量降着率の高い状態での降着流の研究は、これまで観測的研究が乏しかったこともあり、数値シミュレーションによる理論的な研究が先行している。よって、観測結果に物理的な解釈を与えるには、上記の理論的な研究を実施している研究者や、中性子星を専門とする研究者との結果の精査が必要不可欠である。
新型コロナウイルスの感染拡大から１年ほどが経過し、リモートワークの環境が概ね整いつつあり、以前よりも柔軟な研究者同士の交流が可能となった。よって最終年度はこの環境を活かし、降着流の理論的な研究や中性子星の研究を主導している研究者と連携しながら、これまで得られた結果を論文に取りまとめることに注力する。
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| Causes of Carryover |
2020年の初期から全世界で拡大した新型コロナウイルスによる影響で、研究者との交流が激減してしまったのに加えて、リモートでの新しいワークスタイルへの対応による想定外のエフォートの減少によって結果の精査に遅延が発生したためである。一方で、リモート環境の整備が進んだこともあり、次年度ではより多くの進捗が期待される。また各国におけるコロナウイルスワクチンの普及により、これまで停止していた国際交流も再開される兆しが見られている。次年度使用額は、主に論文の投稿および交流再開時の旅費として使用する予定である。
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