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高分散・高時間分解能X線観測を用いたブラックホール近傍での降着・放出現象の理解

研究課題

研究課題/領域番号 15J07567
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 天文学
研究機関東京大学

研究代表者

水本 岬希  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードX線天文学 / 活動銀河核 / ブラックホール / ブラックホール連星
研究実績の概要

本年度は、活動銀河核中心の超巨大ブラックホール近傍での質量放出現象に関する研究を行なった。中心ブラックホール近傍からは、円盤風とよばれる質量放出現象が観測されている。この円盤風は、X線エネルギースペクトル内において、青方偏移した鉄イオンの吸収線からその存在が確認され、これまでに柱密度、電離度、視線速度などの物理パラメータが求められている。一方で、吸収線からでは、視線上に存在する円盤風の情報しか原理的に求めることができなかったため、視線外の円盤風から得られる情報、特に円盤風の立体角に関しては制限をつけることができていなかった。
そこで私は、X線反響ラグ(reverberation lag)に着目した。ブラックホール中心付近の放射領域から出てきたX線光子は、直接観測されるものもあれば、周囲の物質に跳ね返って観測されるものもある。周囲の物質に跳ね返ったX線のエネルギースペクトルには、6.4keVの蛍光鉄輝線や、6.7keVや7.0keVの鉄イオンの共鳴散乱による輝線が見られる。また、跳ね返ったX線は、直接観測されるX線より長い光路を辿って観測されるため、時間遅れが生じる。この時間遅れの情報を使うことで、ブラックホール近傍にどのような物質が存在しているのか、そのジオメトリを調べることができる。
これまで、観測されているX線反響ラグは、降着円盤での反射によって起こっているとするモデルが多く提唱されてきた。しかし私は、このモデルに立つと他の観測事実との間に矛盾が生じることを明らかにした。一方で、X線反響ラグが円盤風での反射によって起こるとするならば、全ての観測事実を矛盾なく自然に説明できることを、初めて明らかにした。このことから、X線反響ラグを使うことで、円盤風の構造、とくに立体角に制限をつけることができることを示した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Can the relativistic light-bending model explain X-ray spectral variations of Seyfert galaxies?2018

    • 著者名/発表者名
      Mizumoto Misaki、Moriyama Kotaro、Ebisawa Ken、Mineshige Shin、Kawanaka Norita、Tsujimoto Masahiro
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 00 号: 3 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1093/pasj/psy032

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nature of the warm absorber outflow in NGC 40512017

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto & Ken Ebisawa
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 466 号: 3 ページ: 3259-3271

    • DOI

      10.1093/mnras/stw3364

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of data science techniques to disentangle X-ray spectral variation of super-massive black holes2017

    • 著者名/発表者名
      Sean Pike, Ken Ebisawa, Shiro Ikeda, Mikio Morii, Misaki Mizumoto & Eriko Kusunoki
    • 雑誌名

      JAXA Research and Development Report: Journal of Space Science Informatics Japan

      巻: 6 ページ: 73-87

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Origin of the Characteristic X-ray Spectral Variations of IRAS 13224-38092016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yamasaki, Misaki Mizumoto, Ken Ebisawa & Hiroaki Sameshima
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 号: 5

    • DOI

      10.1093/pasj/psw070

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ariability of the X-ray Broad Iron Spectral Features in Active Galactic Nuclei and Black-hole Binaries2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto, Ken Ebisawa, Masahiro Tsujimoto, and Hajime Inoue
    • 雑誌名

      Astronomische Nachrichten

      巻: 337 号: 4-5 ページ: 507-511

    • DOI

      10.1002/asna.201612338

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origin of the X-ray Broad Iron Spectral Feature in GRS 1915+1052016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto, Ken Ebisawa, Masahiro Tsujimoto, and Hajime Inoue
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origin of the Broad Iron Line Feature and the Soft X-ray Variation in Seyfert Galaxies2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Iso, Ken Ebisawa, Hiroaki Sameshima, Misaki Mizumoto, Takehiro Miyakawa, Hajime Inoue and Hiroki Yamasaki
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] X-ray reverberation lags due to AGN winds2018

    • 著者名/発表者名
      水本岬希
    • 学会等名
      日本天文学会2018年春期年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 活動銀河核から放射される X 線の時間変動と時間遅れ(ラグ)の解釈2017

    • 著者名/発表者名
      水本岬希
    • 学会等名
      日本天文学会 2017年春期年会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] X-ray short time lags in the Fe-K band produced by disk winds in active galactic nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto
    • 学会等名
      AGN Winds on the Georgia Coast
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe-K short-time lags produced by distant clouds in active galactic nuclei2017

    • 著者名/発表者名
      水本岬希
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋期年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Partial covering origin of X-ray spectral variations of Seyfert galaxies2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto
    • 学会等名
      Shining from the Heart of Darkness: Black Hole Accretion and Jets
    • 発表場所
      Kathmandu Nepal
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic X-ray spectral variations in the iron L-band of IRAS 13224-3089, 1H0707-495 and NGC 40512016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto
    • 学会等名
      Breaking the Limits: Super-Eddington Accretion on Compact Objects
    • 発表場所
      Sardinia Italy
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線スペクトル変動解析による NGC 4051 のアウトフロー構造の制限2016

    • 著者名/発表者名
      水本岬希
    • 学会等名
      日本天文学会 2016年秋期年会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spectro-temporal diagnostics to evaluate physical structure around the AGN2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto
    • 学会等名
      XMM-Newton: The Next Decade
    • 発表場所
      Madrid Spain
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] すざく衛星搭載CCDカメラXIS検出器に生じた電荷漏れの影響と対策2015

    • 著者名/発表者名
      水本岬希, 辻本匡弘, 村上弘志, 勝田哲, 中島真也, 和田師也, 堂谷忠靖, 林田清, 森浩二, 信川正順, Eric D. Miller, 他 XIS チーム
    • 学会等名
      日本天文学会2015年秋期年会
    • 発表場所
      甲南大学 (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Variabilities of the X-ray Broad Iron Spectral Features in Active Galactic Nuclei and Black-hole Binaries2015

    • 著者名/発表者名
      Misaki Mizumoto, Ken Ebisawa, Masahiro Tsujimoto, and Hajime Inoue
    • 学会等名
      The Extremes of Black Hole Accretion
    • 発表場所
      Madrid (Spain)
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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