４４Ｔｉの合成量に基づいた対称・非対称な重力崩壊型超新星爆発の元素合成の解明

• Project/Area Number: 16J03448
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 佐藤 寿紀 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: X線天文学 / 超新星残骸

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、重力崩壊型超新星の44Tiの合成量を調査することで、爆発モデルに伴う元 素合成過程を明らかにすることであり、その実現のために、実験・観測の両面から研究を行った。本年度の研究成果を以下の3つに分けて記す。
(I) 2016年に打ち上げられたひとみ衛星の軌道上キャリブレーションと観測研究を行った。ひとみ衛星に搭載された超精密X線分光システムは、Cassiopeia A内の44Tiが崩壊した後の44ScからのX線輝線検出が期待されていた。しかしながら、Cassiopeia A の観測前に運用停止となってしまったため、他の重力崩壊型超新星の残骸である、カニ星雲、G21.5-0.9、N132Dの観測研究を行った。カニ星雲では、爆発噴出物由来の熱的X線放射をこれまでにない精度で上限値を決める事に成功し、その爆発起源の推定を行った。N132Dに関しては、爆発噴出物の鉄が偏った方向に飛び交っている事を初めて示し、爆発の非対称性を議論する事が出来た。観測結果は、査読論文としてPASJから出版された。
(II) Cassiopeia A は重力崩壊型超新星であり、本研究の鍵を握る44Tiからの崩壊ガンマ線が硬X線観測で発見されている数少ないサンプルである。今年度私は、この天体内の衝撃波で加速された宇宙線電子からの非熱的放射に着目した研究を行った。本研究では逆行する衝撃波に着目し、通常の前進している順行衝撃波よりも、それらの衝撃波速度が早くなっていることを観測的に初めて明らかにした。この結果は、査読論文(主著)として、APJ誌に掲載された。
(III) Ia型超新星残骸ティコ、ケプラーの膨張速度をドップラー効果を用いる事で測定することに成功し、その三次元的な空間構造に迫る研究を行った。結果として、ティコとケプラーではそれぞれ対称、非対称な膨張であることがわかって来た。これらの研究内容は、それぞれ2本の査読論文(主著)として、APJ誌に掲載された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NASA/GSFC/Rutgers University(米国)
• [Int'l Joint Research] Rutgers University/NASA/GSFC(米国)
• [Journal Article] X-Ray Measurements of the Particle Acceleration Properties at Inward Shocks in Cassiopeia A (2018)
  • Author(s): Sato Toshiki、Katsuda Satoru、Morii Mikio、Bamba Aya、Hughes John P.、Maeda Yoshitomo、Ishida Manabu、Fraschetti Federico
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 853 Issue: 1 Pages: 46-46
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa021
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] On-ground calibration of the Hitomi Hard X-ray Telescopes (2018)
  • Author(s): Mori H.、Miyazawa T.、Awaki H.、Matsumoto H.、et al.
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Issue: 01 Pages: 011210-011210
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011210
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-flight verification of the calibration and performance of the ASTRO-H (Hitomi) Soft X-ray Spectrometer (2018)
  • Author(s): Maurice A. Leutenegger et al. (including Toshiki Sato)
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4(2) Issue: 02 Pages: 021407-021407
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.2.021407
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ground-based x-ray calibration of the Astro-H/Hitomi soft x-ray telescopes (2018)
  • Author(s): Ryo Iizuka、Takayuki Hayashi、Yoshitomo Maeda、Manabu Ishida、Kazuki Tomikawa、Toshiki Sato、Naomichi Kikuchi、Takashi Okajima、Yang Soong、Peter J. Serlemitsos、Hideyuki Mori、Takanori Izumiya、Sari Minami
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4(1) Issue: 01 Pages: 011213-011213
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011213
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Freely Expanding Knots of X-Ray-emitting Ejecta in Kepler’s Supernova Remnant (2017)
  • Author(s): Sato Toshiki、Hughes John P.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 845 Issue: 2 Pages: 167-167
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct Ejecta Velocity Measurements of Tycho's Supernova Remnant (2017)
  • Author(s): Sato Toshiki、Hughes John P.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 840 Issue: 2 Pages: 112-112
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa6f60
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-year X-ray variations of Iron-K and Continuum Emissions in the Young Supernoca Remnant Cassioeia A (2017)
  • Author(s): Toshiki Sato, Yoshitomo Maeda, Aya Bamba, Satoru Katsuda, Yutaka Ohira, Ryo Yamazaki, Kuniaki Masai, Hironori Matsumoto, Makoto Sawada, Yukikatsu Terada, John P. Hughes & Manabu Ishida
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 836 Issue: 2 Pages: 225-235
  • DOI: 10.3847/1538-4357/836/2/225
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Examining the angular resolution of the ASTRO-H's soft x-ray telescopes (2016)
  • Author(s): Sato, Toshiki et al.
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 2 Issue: 4 Pages: 044001-044001
  • DOI: 10.1117/1.jatis.2.4.044001
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • Author(s): Sato, Toshiki et al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9905 Pages: 99053X-99053X
  • DOI: 10.1117/12.2232175
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Kurashima, Sho et al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9905 Pages: 99053Y-99053Y
  • DOI: 10.1117/12.2231173
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Maeda, Y., Kikuchi, N., Kurashima, S., Ishida, M., Iizuka, R., Hayashi, T., Okajima, T., Matsumoto, H., Mitsuishi, I., Saji, S., Sato, T., Tachibana, S., Mori, H., Christensen, F., Brejnholt, N., Nitta, K., Uruga, T.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9905 Pages: 99053Z-99053Z
  • DOI: 10.1117/12.2232727
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] In-flight Calibration Status of the Soft X-ray Telescopes (SXTs) onboad the Hitomi Satellite (2017)
  • Author(s): Toshiki Sato (on behalf of Hitomi’s SXT team)
  • Organizer: 12th IACHEC meeting
  • Place of Presentation: アメリカ, オンタリオ
  • Year and Date: 2017-03-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ひとみ」衛星 SXS 精密X線分光器によるG21.5-0.9の熱的プラズマ放射の探査 (2017)
  • Author(s): 佐藤寿紀, 辻本匡弘、前田良知、森浩二、山口弘悦、馬場彩、他「ひとみ」コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] カシオペア A の逆行衝撃波の固有運動とスペクトル変動の調査 (2017)
  • Author(s): 佐藤寿紀, 勝田哲、馬場彩、石田學、前田良知
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] ひとみ (ASTRO-H) 搭載軟X線望遠鏡の Crab 観測による軌道上での性能評価 (2017)
  • Author(s): 倉嶋翔, 佐藤寿紀, 中庭望, 浅井龍太, 石田學, 前田良知, 飯塚亮, 上田周太朗, 岡島崇, 森英之, 林多佳由, 内田裕之、田中孝明、中嶋大、井上翔太、森浩二、信川正順
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] 「ひとみ(ASTRO-H)」搭載軟X線望遠鏡(SXT)の軌道上での有効面積の評価 (2017)
  • Author(s): 中庭望, 佐藤寿紀, 倉嶋翔, 浅井龍太, 石田學, 前田良知, 飯塚亮, 上田周太朗, 内田裕之, 田中孝明, 中嶋大, 井上翔太, 森浩二), 信川正順, 岡島崇, 森英之, 林多佳由
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] X線観測によるケプラーの超新星残骸の明るい塊構造の三次元速度測定 (2017)
  • Author(s): 佐藤寿紀, John P. Hughes
  • Organizer: 日本天文学会 秋季年会
• [Presentation] Direct Ejecta Velocity Measurements of Tycho's Supernova Remnant (2016)
  • Author(s): Toshiki Sato, John P. Hughes
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • Author(s): Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Hideyuki Mori, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Naomichi Kikuch, Sho Kurashima, Nozomi Nakaniwa, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: イギリス, エディンバラ
  • Year and Date: 2016-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Sho Kurashima, Akihiro Furuzawa, Toshiki Sato, Naomichi Kikuchi, Nozomi Nakaniwa, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takashi Okajima, Hideyuki Mori, Hironori Matsumoto, Keisuke Tamura, Kazunori Ishibashi, Takayuki Hayashi, Takuya Miyazawa, Masato Maejima, Shun Yoshikawa
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: イギリス, エディンバラ
  • Year and Date: 2016-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Yoshitomo Maeda, Naomichi Kikuchi, Sho Kurashima, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Takashi Okajima, Hironori Matsumoto, Ikuyuki Mitsuishi, Shigetaka Saji, Toshiki Sato, Sasagu Tachibana, Hideyuki Mori, Finn Christensen, Nicolai Brejnholt, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: イギリス, エディンバラ
  • Year and Date: 2016-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A kinematic study of Tycho’s supernova remnant (2016)
  • Author(s): John P. Hughes & Toshiki Sato
  • Organizer: Supernova Remnants: An Odyssey in Space after Stellar Death
  • Place of Presentation: ギリシャ, クレタ
  • Year and Date: 2016-06-06
  • Int'l Joint Research