Ｘ線精密分光によるブラックホールバリオンジェットの観測的研究

• 研究課題/領域番号: 15H05438
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 山田 真也 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (40612073)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円); 2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: ブラックホール / X線 / 超伝導検出器 / X線天文学 / X線検出器 / X線観測 / 超電導検出器開発 / 超電導検出器 / 宇宙物理

研究成果の概要

世界で初めてX線マイクロカロリメータによる宇宙観測を実現できたことは成果の一つである。ただし、姿勢系のトラブルで１ヶ月で運用が終了し、その後は、次期衛星の波形処理部を担当し、2021年度の打ち上げに向けて新たな挑戦を始めている。超電導遷移端のマイクロカロリメータの性能評価では、過酷な宇宙線環境での動作実証に成功し、宇宙応用に一歩近づいたと言える。ブラックホール降着流の状態遷移について、半解析的な計算から磁場が遷移に寄与している可能性を示すことにも成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

短いながらも宇宙でX線精密分光を実現できたことにより、これまでの常識や観念の検証し覆すことができる可能性があることを提示することができた。また将来の精密分光に向けて、過酷なバックグラウンド環境であっても、超電導のデバイスが正常に動作し、サイエンスの抽出に決定的な役割を果たすことを示すことにも成功した。ブラックホールの電磁場放射や降着過程を理解するには磁場の役割が重要であることを示せたことで、今後の観測および理論的研究の役立つと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Super DIOS: Future X-ray Spectroscopic Mission to Search for Dark Baryons (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada S., et al. the DIOS team
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 193 号: 5-6 ページ: 1016-1023
  • DOI: 10.1007/s10909-018-1918-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Neural network-based preprocessing to estimate the parameters of the X-ray emission of a single-temperature thermal plasma (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichinohe, S. Yamada, N. Miyazaki, S. Saito
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 475 号: 4 ページ: 4739-4744
  • DOI: 10.1093/mnras/sty161
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-flight performance of the soft x-ray spectrometer detector system on Astro-H (2018)
  • 著者名/発表者名: Porter Frederick S.、Boyce Kevin R.、Chiao Meng P.、Eckart Megan E.、Fujimoto Ryuichi、Ishisaki Yoshitaka、Kilbourne Caroline Anne、Leutenegger Maurice A.、McCammon Daniel
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 号: 01 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011218
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vibration isolation system for cryocoolers of soft x-ray spectrometer on-board ASTRO-H (Hitomi) (2018)
  • 著者名/発表者名: Takei Yoh、Yasuda Susumu、Ishimura Kosei
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 号: 01 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011216
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In-flight performance of pulse-processing system of the ASTRO-H/Hitomi soft x-ray spectrometer (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishisaki Yoshitaka、Yamada Shinya, et al.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 号: 01 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1117/1.jatis.4.1.011217
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Semi-analytical Model for Wind-fed Black Hole High-mass X-ray Binaries - State Transition Triggered by Magnetic Fields from the Companion Star (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yaji, S. Yamada, K. Masai
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 847 号: 2 ページ: 10-20
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa88d3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Beamline Test of a Transition-Edge-Sensor Spectrometer in Preparation for Kaonic-Atom Measurements, HEATES Collaboration (2017)
  • 著者名/発表者名: HEATES Collaboration
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 27 号: 4 ページ: 0-5
  • DOI: 10.1109/tasc.2016.2646374
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hitomi constraints on the 3.5 keV line in the Perseus galaxy cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration, S. Yamada(208人中193番目)
  • 雑誌名: ApJ 巻: 837 ページ: 15-20
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Black hole spin of Cyg X-1 determined from the softest state ever (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawano, C. Done, S. Yamada, H. Takahashi, M. Axelsson, Y. Fukazawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 2 ページ: 36-42
  • DOI: 10.1093/pasj/psx009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 535 号: 7610 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First application of superconducting transition-edge sensor microcalorimeters to hadronic atom (2016)
  • 著者名/発表者名: HEATES Collaboration
  • 雑誌名: Prog Theor Exp Phys 巻: 9 号: 9 ページ: 0-9
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Future Japanese X-ray TES Calorimeter Satellite: DIOS (Diffuse Intergalactic Oxygen Surveyor) (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Yamada et al.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 1 号: 3-4 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1007/s10909-015-1362-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] ASTRO-H/Hitomi and the next mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinya Yamada
  • 学会等名: Time for accretion
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 精密X線分光技術の将来展望とそのサイエンス (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田真也
  • 学会等名: 高エネルギー天文学・宇宙物理学の観測と理論研究会X@広島
  • 招待講演
• [学会発表] 超伝導カロリメータを用いた低温下の星間分子計測実験 (1) (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田真也
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] 超伝導 TES カロリメータを用いた K 中間子原子 X 線の精密分光プロジェクト(3-1) (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田 真也
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] ブラックホール連星の状態遷移と時間変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田真也
  • 学会等名: 磁気流体プラズマで探る高エネルギー天体現象研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Astro-H/Hitomi衛星の状況報告とその後 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田 真也
  • 学会等名: ブラックホール降着流ミニワークショップ
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] A future X-ray mission to survey missing baryons (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Yamada
  • 学会等名: Annual Symposium 2016 on "New Developments in Astrophysics Through Multi-Messenger Observations of Gravitational Wave Sources"
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2016-12-27
• [学会発表] Developing fast-repointing framework for future satellites: based on the X-ray dark-baryon survey mission (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田真也
  • 学会等名: 第４回 新学術領域「重力波天体」シンポジウム
  • 発表場所: IPMU
  • 年月日: 2016-02-18
  • 招待講演
• [学会発表] Soft X-ray Spectrometer onboard ASTRO-H and future prospects (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田真也
  • 学会等名: 第 13 回 X 線結像光学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 超伝導 TES カロリメータを用いた K 中間子原子 X 線の精密分光プロジェクト(2) (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田真也
  • 学会等名: 日本天文学会秋季大会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-09