マグネターの 自由歳差運動の観測と内部磁場の推定

• 研究課題/領域番号: 15H03653
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 牧島 一夫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (20126163)
• 研究分担者: 中澤 知洋 名古屋大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50342621)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 中性子星 / マグネター / 自由歳差運動 / 内部磁場 / 宇宙Ｘ線衛星

研究成果の概要

我々は２つのマグネターで硬X線パルスが、パルス周期の１万倍程度の長周期で位相変調を受けていることを発見した。これは内部の強いトロイダル磁場により、これら中性子星が僅か変形して自由歳差運動が起き、それと自転周期とのうなりが現れたと解釈された。本研究では米国NuSTAR衛星のデータを用い、これら２天体で現象が再確認されたが、変調振幅は「すざく」の値と大幅に変化していた。「すざく」で観測された別のマグネターからは、周期 48 ksで硬X線パルスの位相変調が検出された。MAXIを用いＸ線パルサーの光度とパルス周期変化率の相関を調べた結果、X Perseiはマグネター並の超強磁場を持つことが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Correlation between the luminosity and spin-period changes during outbursts of 12 Be binary pulsars observed by the MAXI/GSC and the Fermi/GBM (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugizaki Mutsumi , Mihara Tatehiro , Nakajima Motoki , Makishima Kazuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 6 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1093/pasj/psx119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetar Broadband X-Ray Spectra Correlated with Magnetic Fields: Suzaku Archive of SGRs and AXPs Combined with NuSTAR, Swift, and RXTE (2017)
  • 著者名/発表者名: Enoto Teruaki、Shibata Shinpei、Kitaguchi Takao、Suwa Yudai、Uchide Takahiko、Nishioka Hiroyuki、Kisaka Shota、Nakano Toshio、Murakami Hiroaki、Makishima Kazuo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 231 号: 1 ページ: 8-8
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aa6f0a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Study of the progenitor of the magnetar 1E 2259+586 through Suzaku observations of the associated supernova remnant CTB 109 (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakano Toshio、Murakami Hiroaki、Furuta Yoshihiro、Enoto Teruaki、Masuyama Miyu、Shigeyama Toshikazu、Makishima Kazuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 3 ページ: 40-40
  • DOI: 10.1093/pasj/psx012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible regular phenomena in EXO 2030+375 (2017)
  • 著者名/発表者名: Laplace, Eva; Mihara, Tatehiro; Moritani, Yuki; Nakajima, Motoki; Takagi, Toshihiro; Makishima, Kazuo; Santangelo, Andrea
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 597 ページ: A124-A124
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201629373
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Application of the Ghosh & Lamb relation to the spin-up/down behavior in the X-ray binary pulsar 4U 1626-67 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takagi, Toshihiro; Mihara, Tatehiro; Sugizaki, Mutsumi; Makishima, Kazuo; Morii, Mikio
  • 雑誌名: Publ. Astronomical Soc. Japan 巻: 68 号: SP1
  • DOI: 10.1093/pasj/psw010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray studies of neutron stars and their magnetic fields (2016)
  • 著者名/発表者名: Makishima,K.
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 92 号: 5 ページ: 135-155
  • DOI: 10.2183/pjab.92.135
  • NAID: 130005150898
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of the Ghosh & Lamb Relation to the Spin-up/down Behavior in the X-ray Binary Pulsar 4U 1626-67 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takagi, T., Mihara, T., Sugizaki, M., Makishima, K., & Morii, M.
  • 雑誌名: Proc. the 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos / JPS Conf.Proc. 巻: 14
  • DOI: 10.7566/jpscp.14.020301
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evidence for a 36 ks phase modulation in the hard X-ray pulses from the magnetar 1E 1547.0－5408 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Makishima, T. Enoto, H. Murakami, Y. Furuta, T. Nakano, M. Sasano, K. Nakazawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: - 号: SP1
  • DOI: 10.1093/pasj/psv097
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suzaku studies of the supernova remnant CTB 109 hosting the magnetar 1E 2259+586 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, H. Murakami, K. Makishima, J. S. Hiraga, H. Uchiyama, H. Kaneda, T. Enoto
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 号: 1 ページ: 912-912
  • DOI: 10.1093/pasj/psu135
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Luminosity and spin-period evolution of GX 304-1 during outbursts from 2009 to 2013 observed with the MAXI/GSC, RXTE/PCA, and Fermi/GBM (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugizaki, Mutsumi; Yamamoto, Takayuki; Mihara, Tatehiro; Nakajima, Motoki; Makishima, Kazuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 号: 4
  • DOI: 10.1093/pasj/psv039
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Be星X線連星パルサーにおける降着スピンアップ機構の系統的検証 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉崎睦, 三原建弘, 中島基樹, 牧島一夫
  • 学会等名: 日本物理学会2018年の春季年会 (東京理科大学野田キャンパス）
• [学会発表] Ghosh & Lamb 降着トルクモデルのX 線連星パルサーX Persei への適用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷田部史尭, 牧島一夫, 三原建弘, 杉崎睦, 高木利紘 中島基樹
  • 学会等名: 日本天文学会2018年の春季年会 (千葉大学)
• [学会発表] 中性子星の新しい観測的手掛りの開拓 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫
  • 学会等名: 第６回「中性子星の核物質」研究会(2017/12/2,理研和光キャンパス)
  • 招待講演
• [学会発表] マグネター級の強磁場をもつＸ線連星パルサー：X Perseiと4U 0114+65 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫
  • 学会等名: 「中性子星の観測と理論」研究活性化ワークショップ 2017(11/23,国立天文台)
• [学会発表] Ｘ線による中性子星の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫
  • 学会等名: 「X線天体と元素合成を中心とする宇宙核物理研究会」(2017/7/20, 理研和光)
  • 招待講演
• [学会発表] Do Long-Period Binary Pulsars Have Stronger Magnetic Fields than Ordinary Accretion- Powered Pulsars? (2017)
  • 著者名/発表者名: Makishima, K , Takagi, T , Mihara, T , Sugizaki, M , Yatabe, F , Sasano, M , Nakazawa, K , Nakajima, M.
  • 学会等名: European Week of Astronomy and Space Science (2017/6/30, Prague)
  • 国際学会
• [学会発表] 長周期Ｘ線パルサーX Persei が> 10^{13} G の超強磁場をもつ可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫、高木利紘、三原建弘、杉崎睦、谷田部史尭、笹野理、中澤知洋、中島基樹
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
• [学会発表] 長周期の連星X線パルサーは 10^{13} Gの超強磁場をもつか? (2017)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫、高木利紘、三原建弘、杉崎睦、谷田部史尭、笹野理、中島基樹、中澤知洋
  • 学会等名: 日本物理学会2017年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] RECENT X-RAY RESULTS ON MAGNETARS (Poster) (2016)
  • 著者名/発表者名: Makishima,K., Enoto, T., Nakano. T., Murakami, H., Furuta, Y., Nakazawa, K. & Nakagawam Y.E.
  • 学会等名: 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] A new approach to observe toroidal magnetic fields of magnetars (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami, H., Makishima, K., Enoto , T., Nakano, T., & Nakazawa, K.
  • 学会等名: XMM-Newton: The Next Decade
  • 発表場所: European Space Astronomy Center (Madrid, Spain)
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会
• [学会発表] 超新星残骸CTB109のX線観測によるマグネター1E 2259+586の親星質量の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野俊男、古田禄大、増山美優、村上浩章、榎戸輝揚、牧島一夫、茂山俊和
  • 学会等名: 日本物理学会2016年春期大会
  • 発表場所: 東北学院大学 (宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] マグネター 4U 0142+61の硬X線パルス位相変調：NuSTARデータの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫、榎戸輝揚、村上浩章、中澤知洋
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京 (東京都八王子市)
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] マグネターの磁場強度と硬Ｘ線放射の相関: すざく観測のまとめ (2016)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚、柴田晋平、北口貴雄、諏訪雄大、内出崇彦、牧島一夫
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京 (東京都八王子市)
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] マグネター 4U 0142+61 の自由歳差運動： NuSTAR データによる検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫、榎戸輝揚、村上浩章、中澤知洋
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 宮崎大学（宮崎県宮崎市）
• [学会発表] マグネターの自由歳差運動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫
  • 学会等名: 蔵王中性子星研究会
  • 発表場所: 蔵王温泉（山形県山形市）
• [学会発表] 中性子星に関するいくつかの観測的なスペキュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫
  • 学会等名: 中性子星の観測と理論：研究活性化ワークショップ
  • 発表場所: 京都大学 (京都府京都市)
  • 年月日: 2015-12-22
• [学会発表] 「すざく」によるマグネター自由歳差運動の二例目の発見：1E1547.0-5408 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫、榎戸輝揚、村上浩章、古田禄大、中野俊男、笹野理、中澤知洋
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋期大会
  • 発表場所: 大阪市立大学 (大阪府大阪市)
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] マグネター 1E 1841-045 および 1RXS J170849.0-400910 の「すざく」による硬X線パルス復調解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上浩章、牧島一夫、中澤知洋
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 「すざく」によるマグネター1E 1547.0-5408の自由歳差運動の検出 (2) (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧島一夫、榎戸輝揚、村上浩章、古田禄大、中野俊男、中澤知洋
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学 (兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-09-10