Ｘ線で探る 中性子星の表面
Publicly Offered Research
| Project Area | Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations |
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| Project/Area Number |
15H00835
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
牧島 一夫 国立研究開発法人理化学研究所, 宇宙観測実験連携研究グルー プ, グループディレクター (20126163)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 中性子星 / 宇宙Ｘ線 / 質量降着 / 表面 / Rp過程 / プラズマ周波数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、質量降着する中性子星において、表面温度よりずっと高温な硬X線が表面を照射するようなスペクトル状態（いわゆるハード状態）が実現されている際、熱化していないＸ線が中性子星の表面にて反射・散乱されることで生じるスペクトル構造をとらえ、もって中性子星の表面状態を探査することを目的とする。今年度は昨年度に引き続き、トランジェント弱磁場中性子星連星である Aquila X-1がこのハード状態にあるとき、「すざく」衛星で観測されたスペクトルの 30 keV付近に輝線状の盛り上がりがあることに着目した。スペクトルの詳しい定量解析を行った結果、硬X線放射が単一温度の電子雲によるコンプトン散乱で作られているという仮定の下で、この構造は統計的に有意であり、降着円盤など冷たい物質での反射や、降着ガスによる部分吸収を考えても、説明できないことが確認できた。さらにこの構造をモデル化したところ、30 keV付近を中心とするガウシアンでも合わせられるが、自由電子が、約27 keVにエッジをもつ高階電離イオンと再結合する際の放射として、より良くフィットできることがわかった。イオンが水素様であると仮定し、中性子星の標準的な重力レッドシフトを考えると、これは原子番号Z＝48－51、すなわちCdからSbに対応する。そこで以下の斬新なシナリオに到達した。
(1) この種の天体では降着物質が中性子星の表面で「Ｘ線バースト」と呼ばれる爆発的な核融合反応を起こす。
(2)そのさい水素過剰な環境で核融合が進むため、「速い陽子捕獲過程」(Rp過程)が起き、中性子星の表面直下でZ～52までの重元素が多く合成される。
(3)それらの重元素はバーストにより中性子星の大気にまき上げられる。
(4)上空のコロナで生じる硬X線が大気を照射する際、大気中の重元素が光電離し、それらが再結合放射を行うことで 30 keVの構造が生じる。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] A Hard-to-Soft State Transition of Aquila X-1 Observed with Suzaku2017
Author(s)
Ono, K., Makishima, K., Sakurai, S., Zhang, Z., Yamaoka, K. & Nakazawa, K.
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Journal Title
Publications of Astronomical Society of Japan
Volume: 69
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Suzaku Observation of the High-inclination Binary EXO 0748-676 in the Hard State2016
Author(s)
Zhang, Z., Sakurai, S., Makishima, K., Nakazawa, K., Ono, K., Yamada, S., & Xu, H.
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Journal Title
Astrophysical Journal
Volume: 823
Issue: 2
Pages: 131-131
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Suzaku Observation of the High-Inclination Binary EXO 0748－676 in the Hard State2016
Author(s)
Zhang, Z., Sakurai, S., Makishima, K., Nakazawa, K., Ono, K., and Yamada, S.
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Journal Title
Astrophysical Journal
Volume: 820
Related Report
Peer Reviewed
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[Presentation] Possible Concentration of Elements with Z~60 in the Atmosphere of Mass-Accreting Neutron Stars2016
Author(s)
Makishima,K., Tamagawa, T., Kubota. M., Serino, M., Iwakiri, W.B., Sugizaki,M and Ono, K.
Organizer
Nuclear Matter in Neutron Stars Investigated by Experiments and Astronomical Observations
Place of Presentation
東北大学（宮城県仙台市）
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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