2014 Fiscal Year Research-status Report
X線観測による標準モデルの質量限界(1.4太陽質量)を超える白色矮星の探査
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26800113
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
林 多佳由 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (20637748)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 白色矮星 / 激変星 / 強磁場 / 降着柱 / 反射X線 / X線スペクトル / 国際情報交換 / アメリカ合衆国 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、X線分光観測によって白色矮星の質量や半径を求めることにより、標準理論から得られている白色矮星の質量限界(1.4太陽質量)が普遍的なものであるか否かを検証することにある。
X線による白色矮星の質量半径測定は、観測されたX線スペクトルに、私独自の強磁場白色矮星連星の熱的X線スペクトルモデルを適用することで行う。この、本研究の鍵となる熱的X線スペクトルモデルの基本となるモデルを前年度までに完成させた(Hayashi&Ishida 2014a)ので、これをすざく衛星による観測に適応した。このモデルでは白色矮星質量に加えて、従来のモデルにはなかった、単位面積当たりの降着率をパラメータに採用するなどの改良を施しており、長年問題とされていたX線と他の手法による白色矮星の質量測定結果の不一致を解決した。この結果は査読論文(Hayashi&Ishida 2014b)や国際学会、「ISASニュース」で報告済みである。また、今回完成したモデルを使用したいとの要望を他の研究者から頂き、共同研究も行なっている(Kitaguchi et al. 2014, Wada et al. prep.)。
上記のモデルは強磁場白色矮星連星に存在する、プラズマからの熱的X線放射をモデル化したものであるが、熱的X線放射が白色矮星表面で反射されたX線も観測スペクトルには存在し、この成分のモデル化も実施している。反射X線スペクトルは熱的スペクトルを変形させるため、従来の手法では系統誤差の要因となっていたが、今回の詳細なモデル化により、逆に白色矮星質量半径測定の精度を向上させる武器とすることができる。モデル化の手法にはMonte-Carlo計算を採用し、私の熱的放射モデルで予言されるスペクトルと高さから白色矮星を照らし、反射X線を計数することでモデル化している。モデル化の一部は国内学会で発表した。
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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
本研究の目的達成の鍵となる、熱的X線スペクトルモデルの基本モデルを完成させ、これを観測スペクトルに適用することで、観測スペクトルを良く再現することが証明された。また、得られた白色矮星の質量は他の手法で得られたものと一致することも確認され、この点でも本モデルの正しさが示された。
一方で、X線スペクトルモデルを観測に適用したことにより、白色矮星の質量と半径を同時に測定した際に、十分な精度が得られない可能性が高いことが分かってきた。そこで、これまでなされていなかった、反射X線もモデル化することで、鉄の蛍光線や25 keV付近で卓越するCompton humpなどの情報もフルに活かし、測定精度の向上を図った。反射成分は、これまで系統誤差の要因となっていたため、モデル化によって、系統誤差のさらなる軽減も期待できる。反射X線のモデル化は当初の予定には無かったが、これによって白色矮星の質量半径測定の飛躍的な精度向上が期待され、研究目的の達成に大きく近づいたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは強磁場白色矮星連星からの反射X線スペクトルモデルを完成させる。さらにこれを観測に適用することで、モデルの有用性を調査する。
次に、白色矮星半径をパラメータに加えた熱的X線スペクトルモデルを完成させる。このモデルに関しても、既に手法は確立しており試作品は完成しているので、より汎用性や精度が高いものを製作する。これに合わせて反射モデルの拡張も必要となるので、実施する。
モデルが完成し次第、観測スペクトルに適用し、白色矮星の質量と半径の同時測定を行う。現時点で数十の強磁場白色矮星連星で、良質なデータが取得済みであるので、随時モデルを適用し、より多くのサンプルで白色矮星の質量と半径を測定する。
2015年度の末には、本研究で重要な鉄のK殻エネルギー帯(6-7 keV)のエネルギー分解能と10 keV以上のS/N比をそれぞれ1桁以上、従来の検出器に比べて向上させる、ASTRO-H衛星が打ち上げられる。ASTRO-Hのデータに私のモデルを適用することで、白色矮星の質量と半径をより高精度に測定し、白色矮星の標準質量限界を検証する。
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| Causes of Carryover |
物品費が調達方法の工夫により、予定よりも小額ですんだため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は小額のため、翌年度の助成金と合わせ、当初の計画の通り使用する。主に、学会発表のための参加費や旅費、論文の掲載料に当てる予定である。
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[Journal Article] Systematic surveys of non-thermal emission from white dwarfs with Suzaku2014
Author(s)
Terada, Yukikatsu; Asahina, Masato; Hayashi, Takayuki; Harayama, Atsushi; Dotani, Tadayasu; Ishida, Manabu; Bamba, Aya; Makishima, Kazuo; Mukai, Koji; Urata, Yuji; Nitta, Atsuko; de Jager, Okkie; Chadwick, Paula; Wagner, Stefan; Buckley, David
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Journal Title
Proceedings of Suzaku-MAXI 2014
Volume: 1
Pages: 248-249
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