銀河中心における高エネルギー粒子加速の研究

• 研究課題/領域番号: 13304018
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小山 勝二 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10092206)
• 研究分担者: 鶴 剛 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10243007) ; 窪 秀利 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40300868)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円); 2004年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2003年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2002年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2001年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
• キーワード: X線 / 銀河中心 / 超新星 / 宇宙線 / CCD / ジェット / 反射星雲 / ブラックホール

研究概要

この研究課題は銀河中心の高エネルギー現象を解明するために特性X線(特に鉄)と非熱的X線を用いた世界でも初めてのものである。研究の背景には、銀河中心近傍領域1°x2°ほどに広がったプラズマとSgrA*を中心として2′x3′の超高温プラズマの発見がある。
それらのプラズマ圧力(温度x密度)は銀河空間のそれを2桁も上回り、定常的な構造でなく、1万年にもわたる連鎖的超新星爆発か銀河中心核の爆発であることが示唆されていた。
我々は以上の知見に加え、本研究課題で新たに以下の成果を得た。
(1)中心部での新たに多くの超新星残骸候補を発見した。これは銀河中心で過去約1万年ほどにわたる連鎖的超新星爆発を示すものである。
(2)新たに非熱的なフィラメント構造を多数発見した。これは系内最高エネルギー宇宙線の起源として最も有力な候補であり、系外宇宙線加速の研究に繋がった。
(3)銀河中心から一直線につながるジェット様の非熱的ノットを発見した。この構造解析からこれらノットは1000年程度の過去に間歇的に放射されたことを示した。
(4)銀河中心付近から、多数の新X線天体、X線反射星雲候補を発見し、その特性をしらべ銀河中心は近過去(1000年程度の過去)がきわめて活動的であったことを明らかにした。これは(3)の成果とも一致する。
(5)硬X線用CCDの開発を進め、X線イベント抽出方法を開発し、実質的な高いエネルギー感度を向上させた。
(6)透過型CCDとN型CCDの技術開発を行った。また、それを冷却するための熱構造モデルの試作を行った。

研究成果

• [雑誌論文] A Spatial and Spectral Study of Nonthermal Filaments in Historical Supernova Remnants : Observational Results with Chandra (2005)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Ryo Yamazaki, Tatsuo Yoshida, Toshio Terasawa, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 621 ページ: 793-800
  • NAID: 120000882161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Spatial and Spectral Study of Nonthermal Filaments in Historical Supernova Remnants : Observational Results with Chandra (2005)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Ryo Yamazaki, Tatsuo Yoshida, Toshio Terasawa, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 621 ページ: 793-800
  • NAID: 120000882161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] XMM-Newton Observations of G32.45+0.1 and G38.55+0.0 : diffuse hard X-ray sources found with the ASCA Galactic Plane Survey (2004)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Yamaguchi, Masaru Ueno, Katsuli Koyama, Aya Bamba, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 56 ページ: 1059-1070
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Constraints On the Diffusive Shock Acceleration From the Nonthermal X-ray Thin Shells In SN1006 NE Rim (2004)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamazaki, Tatsuo Yoshida, Toshio Terasawa, Aya Bamba, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: Astronomical Astrophysics 416 ページ: 595-602
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermal and Non-thermal X-Rays from the LMC Super Bubble 30 Dor C (2004)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Masaru Ueno, Hiroshi Nakajima, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 602 ページ: 257-263
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] XMM-Newton Observations of G32.45+0.1 and G38.55+0.0 : diffuse hard X-ray sources found with the ASCA Galactic Plane Survey (2004)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Yamaguchi, Masaru Ueno, Katsuji Koyama, Aya Bamba, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 56 ページ: 1059-1070
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Constraints On the Diffusive Shock Acceleration From the Nonthermal X-ray Thin Shells In SN1006 NE Rim (2004)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamazaki, Tatsuo Yoshida, Toshio Terasawa, Aya Bamba, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: Astron.Astrophys. 416 ページ: 595-602
• [雑誌論文] Small Scale Structures of Shock of SN 1006 with the Chandra Observation (2003)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Ryo Yamazaki, Masaru Ueno, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 589 ページ: 827-837
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Diffuse Hard X-ray Sources Discovered with the ASCA Galactic Plane Survey (2003)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Masaru Ueno, Katsuji Koyama, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 589 ページ: 253-260
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Chandra Observations of a Non-Thermal Supernova Remnant Candidate AX J1843.8-0352 and its Surroundings (2003)
  • 著者名/発表者名: Masaru Ueno, Aya Bamba, Katsuji Koyama, Ken Ebisawa
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 588 ページ: 338-343
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ASCA X-ray source catalogue in the Galactic Center region (2002)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Sakano, Katsuji Koyama, Hiroshi Murakami, Yoshitomo Maeda, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 138 ページ: 19-34
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-Ray Sources and Star Formation Activity in the Sagittarius B2 Cloud Observed with Chandra (2002)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Takagi, Hiroshi Murakami, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 573 ページ: 275-282
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Unusual Diffuse X-Ray Source in the Galactic Center Region (2002)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Senda, Hiroshi Murakami, Katsuji Koyama
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 565 ページ: 1017-1021
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Discovery of a Transient X-Ray Pulsar, AX J1841.0-0536, in the Scutum Arm Region with ASCA (2001)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Jun Yokogawa, Masaru Ueno, Katsuji Koyama, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 53 ページ: 1179-1183
  • NAID: 10010810630
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Diffuse X-Ray Source, AX J1843.8-0352 : Association with the Radio Complex G28.6-0.1 and Identification of a New Supernova Remnant (2001)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Masaru Ueno, Katsuji Koyama, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 53 ページ: 21-24
  • NAID: 10010808558
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Chandra Observations of Diffuse X-Rays from the Sagittarius B2 Cloud (2001)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murakami, Katsuji Koyama, Yoshitomo Maeda
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 558 ページ: 687-692
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ASCA Discovery of Diffuse 6.4 KEV Emission near the Sagittarius C Complex : A New X-Ray Reflection Nebula (2001)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murakami, Katsuji Koyama, Masahiro Tsujimoto, Yoshitomo Maeda, Masaaki Sakano
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 550 ページ: 297-300
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Discovery of a Transient X-Ray Pulsar, AX J1841.0-0536,in the Scutum Arm Region with ASCA (2001)
  • 著者名/発表者名: Aya Bamba, Jun Yokogawa, Masaru Ueno, Katsuji Koyama, Shigeo Yamauchi
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 53 ページ: 1179-1183
  • NAID: 10010810630
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ueno, M., Bamba, A., Koyama, K., Ebisawa, K.: "Chandra Observations of a Nonthermal Supernova Remnant Candidate AX J1843.8-0352 and Its Surroundings"The Astrophysical Journal. 588. 338-34 (2004)
• [文献書誌] Bamba, A., Ueno, M., Koyama, K., Yamauchi, S.: "Diffuse Hard X-Ray Sources Discovered with the ASCA Galactic Plane Survey"The Astrophysical Journal. 589. 253-260 (2004)
• [文献書誌] Bamba, A., Yamazaki, R., Ueno, M., Koyama, K.: "Small-Scale Structure of the SN 1006 Shock with Chandra Observations"The Astrophysical Journal. 589. 827-837 (2004)
• [文献書誌] Nakajima, H., Imanishi, K., Takagi, S., Koyama, K., Tsujimoto, M.: "X-Ray Observation on the Monoceros R2 Star-Forming Region with the Chandra ACIS-I Array"Publications of the Astronomical Society of Japan. 55. 635-651 (2004)
• [文献書誌] Imanishi Kensuke, Nakajima, Hiroshi, Tsujimoto, Masahiro, Koyama Katsuji: "A Systematic Study of X-Ray Flares from Low-Mass Young Stellar Objects in the ρ Ophiuchi Star-Forming Region with Chandra"Publications of the Astronomical Society of Japan. 55. 635-681 (2004)
• [文献書誌] Bamba, Aya, Ueno Masaru, Nakajima, Hiroshi, Koyama, Katsuji: "Thermal and Nonthermal X-Rays from the Large Magellanic Cloud Superbubble 30 Doradus C"The Astrophysical Journal. 602. 257-263 (2004)
• [文献書誌] Takagi, S., Murakami, H., Koyama, K.: "X-Ray Sources and Star Formation Activity in the Sagittarius B2 Cloud Observed with Chandra"Astrophys. J.. 573. 275-280 (2002)
• [文献書誌] Senda, A., Murakami, H., Koyama, K.: "Unusual Diffuse X-Ray Source in the Galactic Center Region"Astrophys. J.. 565. 1017-1023 (2002)
• [文献書誌] Sakano, M., Koyama, K., et al.: "ASCA X-Ray Source Catalog in the Galactic Center Region"Astrophys. J. Suppl. 138. 19-30 (2002)
• [文献書誌] Sakano M. et al.: "ASCA X-Ray Source Catalog in the Galactic Center Region"Astrophys.J.Suppl.. 138. 19 (2002)
• [文献書誌] Murakami H. et al.: "Chandra Observations of Diffuse X-Rays from the Sagittarius B2 Cloud"Astrophys.J.. 558. 687M (2001)
• [文献書誌] Bamba A. et al.: "Diffuse X-Ray Source, AX J1843.8-0352: Association with the Radio Complex G28.6・0.1 and I dentification of a New Supernova Remnant"Publ.Astron.Soc.Japan. 53L. 21B (2001)
• [文献書誌] Murakami H. et al.: "ASCA Discovery of Diffuse 6.4 KEV Emission near the Sagittarius C Complex: A New X-Ray Reflection Nebula"Astrphys.J.. 550. 297M (2001)