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多波長分光観測による回転ブラックホールでのブランドフォード・ナエック機構の検証

研究課題

研究課題/領域番号 13J08352
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関埼玉大学

研究代表者

小山 志勇  埼玉大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードブラックホール / 降着円盤 / X線観測 / 高エネルギー天体物理 / 大気チェレンコフ望遠鏡 / 光電子増倍管
研究実績の概要

ブラックホール連星のX線スペクトルはHigh/Soft状態、Low/Hard状態という二つの安定状態を持つことが知られている。本研究ではLow/HardからHigh/Softへの中間状態ではVery High状態における円盤とコンプトン成分の変化に注目し、「すざく」衛星によるLMC X-1の観測データの解析を行った。「すざく」衛星は0.5-600 keVの広帯域での高感度観測が可能であり、円盤成分の現れる数keV帯域とコンプトン成分の現れる10 keV以上の帯域で高精度なスペクトルを得ることができる。
「すざく」によるLMC X-1の観測は2009年6月21日から24日に行われ、0.5-50 keVで約110 ks分の有効なデータが得られた。時間平均スペクトルは一般的なHigh/Soft状態でみられる円盤と単一のコンプトン成分の足し合わせでは説明できず、別のソフトなコンプトン成分が必要であることが分かった。これはVery high状態でみられる3成分モデルに一致する。また光度曲線から10-100 ks程度のスケールの変動がみられ、明るい時間帯と暗い時間帯でデータを分け、それぞれのスペクトルの比較を行った。結果、円盤とソフトコンプトン成分の変動はなく、10%程度のハードコンプトン成分の変動で説明されることが明らかになった。したがってハードコンプトン成分をスペクトル空間だけでなく時間変動を用いて分離することに成功し、3成分モデルの優位性を補強する結果である。
以上のLMC X-1の観測結果を、他のブラックホール天体のVery High 状態における観測結果と比較したところ、円盤の内縁半径が途切れている状態の天体と比べ、LMC X-1では熱的コンプトン成分のエネルギー的な寄与が小さいことが分かった。この事実から、Very High 状態からHigh/Soft状態の遷移において、円盤の伸展にともなって種光子が増加し熱的コンプトンプラズマが冷やされ、しだいに消えていくという定性的な解釈が得られた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Suzaku Observation of X-ray Variability in Soft State LMC X-12015

    • 著者名/発表者名
      Koyama ; S. Yamada; A. Kubota; M. S. Tashiro; Y. Terada; K. Makishima
    • 雑誌名

      Publications of Astronomical Society Japan

      巻: - 号: 3 ページ: 46-55

    • DOI

      10.1093/pasj/psv017

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The large size telescope of the Cherenkov Telescope Array2014

    • 著者名/発表者名
      Ambrosi, G.; Awane, Y.; Baba, H.; Bamba, A.; Barcelo, M.; Barres de Almeida, U.; Barrio, J. A.; Blanch Bigas, O.; Boix, J.; Brunetti, L.; and 117 coauthors
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: Volume 9145

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of the camera for the large size telescopes of the Cherenkov Telescope Array2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Inome; G. Ambrosi; Y. Awane; H. Baba; A. Bamba; M. Barcelo; U. Barres de Almeida; J. A. Barrio; O. Blanch Bigas; J. Boix; and 142 coauthors
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: Volume 9151

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] X-ray Study of the Accretion Disk of the Black Hole LMC X-12015

    • 著者名/発表者名
      小山 志勇
    • 学会等名
      第14回高宇連研究会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A study of X-ray variation in LMC X-1 with Suzaku2014

    • 著者名/発表者名
      Shu Koyama
    • 学会等名
      The 40th COSPAR Scietific Assembly
    • 発表場所
      Moscow, Russia
    • 年月日
      2014-08-02 – 2014-08-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Status of Suzaku/HXD Timing Calibration2014

    • 著者名/発表者名
      Shu Koyama
    • 学会等名
      9th IACHEC meeting
    • 発表場所
      Airlie Center (Warrenton, VI), USA
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spectral Variation of LMC X-1 with Suzaku2014

    • 著者名/発表者名
      S. Koyama(Saitama University), S. Yamada(Riken), M. S. Tas hiro, Y. Terada(Saitama Univer sity), A. Kubota(Shibaura Instit ute of Technology), K. Makishim a(Universitv of Tokyo)
    • 学会等名
      Suzaku-MAXI 2014 "Expanding the Frontiers of the X-ray Universe"
    • 発表場所
      Ehime University, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 「すざく」を用いたLMC X-1のX線スペクトルの時間変動解析2013

    • 著者名/発表者名
      小山 志勇、山田真也、田代信、寺田幸功、久保田あや、牧島一夫
    • 学会等名
      日本天文学会2013年秋季年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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