超高エネルギー連星系における相互作用と放射のダイナミクス

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24540235
• Research Institution: Hokkai-Gakuen University
• Principal Investigator: 岡崎 敦男 北海学園大学, 工学部, 教授 (00185414)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内藤 統也 山梨学院大学, 経営情報学部, 教授 (50319084) ; 河内 明子 東海大学, 理学部, 教授 (70332591)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 宇宙物理 / X線天文学 / ガンマ線天文学 / 恒星物理学 / 高密度天体

Outline of Annual Research Achievements

高エネルギーガンマ線連星系とBe/X線連星系の活動性の起源を解明するために平成26年度には以下の研究を行った。
【SPHコードの改良】超高エネルギーガンマ線連星系の中で最も謎に満ちた天体(HESS J0632+057)における相互作用の性質を解明するため、パルサー周囲のガス圧がパルサー風の動圧よりも大きいときにはパルサー風が抑止される効果をコードに組み込んだ。また、密度の大きく変化するところの計算精度を上げるため、変分原理に基づく定式化を用いてコードを改良した（いわゆるgrad-h項の導入）。
【超高エネルギーガンマ線連星系に対するSPHシミュレーション】パルサー風抑止効果を取り入れたコードを用いて、HESS J0632+057に対する世界で初めての3次元シミュレーションを行った。
【超高エネルギーガンマ線連星系に対する放射輸送計算と観測との比較】パルサー風抑止効果を考慮したHESS J0632+057のSPHシミュレーションに基づき、衝撃波領域からの非熱的高エネルギー放射を計算し、その結果が観測と良く一致することを示した。これにより、この系のコンパクト天体の正体が中性子星であること、および独特なX線・ガンマ線光度曲線の起源がパルサー風とBe星星周円盤の相互作用により引き起こされていることが明らかになった。
【 Be/X線連星系のワープした円盤のシミュレーション】Kozai-Lidov mechanismに関する新たな研究に触発され、当初の計画を変更して、軌道面から大きく傾いたBe星ガス円盤の進化を3次元SPHシミュレーションで調べ、このようなガス円盤ではKozai-Lidov mechanismにより円盤の離心率が長周期で振動すること、そしてその振幅は時間と共に減衰することを確認した。

Research Products

• [Journal Article] Probing the Nature of the TeV γ-Ray Binary HESS J0632+057 by Monitoring Be Disk Variability (2015)
  • Author(s): Moritani, Y., Okazaki, A. T., Carciofi, A. C., Imada, A., Akitaya, H., Ebisuda, N., Itoh, R., Kawaguchi, K., Mori, K., Takaki, K., Ueno, I., Ui, T.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 804 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1088/2041-8205/804/2/L32
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 2.5D global-disk oscillation models of the Be shell star ζ Tauri. I. Spectroscopic and polarimetric analysis (2015)
  • Author(s): Escolano, C., Carciofi, A. C., Okazaki, A. T., Rivinius, T., Baade, D., Štefl, S.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 576 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201425446
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-energy Observations of PSR B1259-63/LS 2883 through the 2014 Periastron Passage: Connecting X-Rays to the GeV Flare (2015)
  • Author(s): Tam, P. H. T., Li, K. L., Takata, J., Okazaki, A. T., Hui, C. Y., Kong, A. K. H.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 798 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1088/2041-8205/798/1/L26
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radiation-driven Warping of Circumbinary Disks around Eccentric Young Star Binaries (2014)
  • Author(s): Hayasaki, Kimitake, Sohn, Bong Won, Okazaki, Atsuo T., Jung, Taehyun, Zhao, Guangyao, Naito, Tsuguya
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 797 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1088/0004-637X/797/1/68
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sudden end of X-ray outbursts around periastron of Circinus X-1 observed with MAXI (2014)
  • Author(s): Asai, Kazumi, Mihara, Tatehiro, Matsuoka, Masaru, Sugizaki, Mutsumi, Nakahira, Satoshi, Negoro, Hitoshi, Nakajima, Motoki, Okazaki, Atsuo T.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1093/pasj/psu054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Warped Circumbinary Disks in Active Galactic Nuclei (2014)
  • Author(s): Hayasaki, Kimitake, Sohn, Bong Won, Okazaki, Atsuo T., Jung, Taehyun, Zhao, Guangyao, Naito, Tsuguya
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 790 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1088/0004-637X/790/1/62
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Flip-flopping pulsar model for the gamma-ray binary HESS J0632+057 (2015)
  • Author(s): Okazaki, Atsuo T.
  • Organizer: Variable Galactic Gamma-ray Sources III
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2015-05-04 – 2015-05-06
• [Presentation] Dynamical Modeling of the Be/BH Binary AGL J2241+4454 (2015)
  • Author(s): 岡崎敦男
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 大阪大学（豊中市）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] Quasi-cyclic variabil- ity of circumstellar disks around Oe/Be stars (2014)
  • Author(s): Okazaki, Atsuo T.
  • Organizer: Magnetism and Variability in O Stars
  • Place of Presentation: Amsterdam, The Netherland
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] Change of pulsar state in the gamma-ray binary HESS J0632+057 (2014)
  • Author(s): 岡崎敦男
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形市）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Current status of our un- derstanding of Be disk physics (2014)
  • Author(s): Okazaki, Atsuo T.
  • Organizer: Bright Emissaries: Be Stars as Messengers as Sta- Disk Physics
  • Place of Presentation: London, Canada
  • Year and Date: 2014-08-11 – 2014-08-13
  • Invited
• [Presentation] Dynamical modeling of the Be/Gamma-ray sources HESS J0632+057 and AGL J2241+4454 (2014)
  • Author(s): Okazaki, Atsuo T.
  • Organizer: Be/X-ray Binary Workshop 2014
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-10