精密Ｘ線分光による標準質量限界（１．４太陽質量）の検証

• 研究課題/領域番号: 15J10520
• 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: 名古屋大学
• 特別研究員: 林 多佳由 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(SPD)
• 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: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 白色矮星 / 激変星 / プラズマ / X線天文学 / 望遠鏡 / 波動光学 / 強磁場 / 降着柱 / 反射X線 / X線スペクトル / X線望遠鏡

研究実績の概要

白色矮星への降着プラズマ流から放射された熱的X線に加え、これが白色矮星表面で反射された成分も取り込み、白色矮星の質量と半径を独立して測定できるX線スペクトルモデルを完成させた。「反射」とは白色矮星を照らすプラズマ流からのX線が、白色矮星表面で散乱または吸収・再放射されて再び白色矮星外部へ放射されることを指す。この成分は、6.4 keVの蛍光鉄輝線と20 keV付近に現れる、コンプトンハンプと呼ばれるスペクトル構造で卓越する。その強度はプラズマ流から見た白色矮星の立体角、つまり、白色矮星半径に対するプラズマ流の高さを反映する。白色矮星の重力ポテンシャルはプラズマ流からの直接成分のX線スペクトルから得られる、プラズマの最高温度から測定でき、白色矮星の質量と半径の比が決まる。さらに、プラズマ流の高さの絶対値は、重力ポテンシャルから流体力学的に算出できる。これらを組み合わせることによって、白色矮星の質量と半径が測定可能になる。 プラズマ流からのX線スペクトルモデルはすでにモデル化が済んでいる。一方で、反射成分に関しては、今回、プラズマ流からのX線スペクトルを基にモンテカルロシミュレーションによってモデル化した。
ハードウェア開発ではXARMプロジェクト搭載X線望遠鏡の開発の準備を進めた。特に、X線望遠鏡に使用する反射鏡の評価システムを開発した。1台のX線望遠鏡には約1600枚の反射鏡を使用するが、実際にはさらに多くの反射鏡を作成し、良いものを選別して使用する。従来、反射鏡の選別は、反射鏡に可視平行光を照射し、反射した光の回折像を人の目で見て行っている。今回私は、波動光学によって反射鏡からの回折像をモデル化し、CMOSカメラで取得したデータににフィットすることで反射鏡の表面形状をシステマティックに評価するシステムを開発した。このシステムは衛星搭載品の開発に使用されている。

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。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray reflection from cold white dwarfs in magnetic cataclysmic variables (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Takayuki、Kitaguchi Takao、Ishida Manabu
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 474 ページ: 1810-1825
  • DOI: 10.1093/mnras/stx2766
  • 査読あり
• [雑誌論文] HitomiConstraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
  • 雑誌名: Astrophysical Jounal Letters 巻: 837 ページ: 15-15
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NuSTAR Observations of the Dwarf Nova GK Persei in 2015: Comparison between Outburst and Quiescent Phases (2017)
  • 著者名/発表者名: Wada, Y.; Yuasa, T.; Nakazawa, K.; Makishima, K.; Hayashi, T.; Ishida, M.
  • 雑誌名: ASP Conference Series 巻: 509 ページ: 509-509
  • オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] White Dwarf Mass Estimation with X-ray Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, T.
  • 雑誌名: ASP Conference Series 巻: 509 ページ: 523-523
  • オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] The impact of SUZAKU on the knowledge of CVs and expectation to ASTRO-H (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki
  • 雑誌名: Proceeding of Science 巻: 1
  • オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Suzaku X-ray observation of the GK Persei dwarf nova outburst in 2015 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Yuasa, Takayuki Hayashi, Manabu Ishida
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 459 ページ: 779-788
  • DOI: 10.1093/mnras/stw734
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Quiet 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 ページ: 117-117
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T. et al.
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 9905 ページ: 990510-11
  • DOI: 10.1117/12.2232379
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] First peek of ASTRO-H Soft X-ray Telescope (SXT) in-orbit performance (2016)
  • 著者名/発表者名: Okajima, Takashi et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2231705
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Performance of ASTRO-H hard x-ray telescope (HXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Awaki, H., Kunieda, H., Ishida, M., Matsumoto, H., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2231258
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] In-flight verification of the calibration and performance of the ASTRO-H (Hitomi) Soft X-Ray Spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Leutenegger; M. Audard; K. Boyce; G. Brown; M. Chiao; M. Eckart; R. Fujimoto; A. Furuzawa; M. Guainazzi; D. Haas; J. den Herder; T. Hayashi; R. Iizuka; M. Ishida; Y. Ishisaki; R. Kelley; N. Kikuchi; C. Kilbourne; S. Koyama; et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: Volume 9905
  • DOI: 10.1117/12.2234230
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, Toshiki et al.
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2232175
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurashima, Sho et al.
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2231173
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Y., Kikuchi, N., Kurashima, S., Ishida, M., Iizuka, R., Hayashi, T., Okajima, T., Matsumoto, H., Mitsuishi, I., Saji, S., Sato, T., Tachibana, S., Mori, H., Christensen, F., Brejnholt, N., Nitta, K., Uruga, T.
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2232727
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Ray-tracing simulation and in-orbit performance of the ASTRO-H hard x-ray telescope (HXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, H., H.; Awaki, H., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2232135
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Point spread function of ASTRO-H Soft X-ray Telescope (SXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905
  • DOI: 10.1117/12.2232007
  • オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Examining the anglar resolution of the ASTRO-H Soft X-ray Telescopes (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, Toshiki et al.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 2 ページ: 044001-044001
  • DOI: 10.1117/1.jatis.2.4.044001
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Upgrade of the 30-m x-ray pencil beam line at the Institute of Space and Astronautical Science (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki; Sato, Toshiki; Kikuchi, Naomichi; Kurashima, Sho; Nakaniwa, Nozomi; Sato, Takuro; Iizuka, Ryo; Maeda, Yoshitomo; Ishida, Manabu
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 1 ページ: 0400441-0400447
  • DOI: 10.1117/1.jatis.1.4.044004
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [学会発表] 高角度分解能 X 線望遠鏡の概念検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 前田良知ら
  • 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] ひとみ (ASTRO-H) 搭載軟X線望遠鏡の Crab 観測による軌道上での性能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 倉嶋翔ら
  • 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] ひとみ (ASTRO-H)」搭載軟 X 線望遠鏡 (SXT) の軌道上での有効面積の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中庭望ら
  • 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] X線天文衛星「ひとみ (ASTRO-H)」搭載硬 X 線望遠鏡 (HXT) の軌道上での 性能評価 II (2017)
  • 著者名/発表者名: 粟木久光ら
  • 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] 強磁場激変星のX線スペクトルモデルの構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林多佳由
  • 学会等名: 第16回高宇連研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] White dwarf mass estimation by plasma emission spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hayashi
  • 学会等名: Collaborative Conference on Plasma Physics 2017
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] The impact of SUZAKU on the knowledge of the physics of CVs (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Hayashi
  • 学会等名: The Golden Age of Cataclysmic Variables and Related Objects - IV
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] X線天文衛星「ひとみ (ASTRO-H)」搭載軟 X 線望遠鏡 (SXT) の軌道上 での性能評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田良知ら
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ひとみ (ASTRO-H)」搭載軟 X 線望遠鏡に用いる反射鏡の反射率測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中庭望ら
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] X線天文衛星「ひとみ (ASTRO-H)」搭載硬 X 線望遠鏡 (HXT) の軌道上 での性能評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 粟木久光ら
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] γ Cas 及び γCas 型天体 HD 110432 の X 線放射機構の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森鼻久美子ら
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] White dwarf mass estimation with X-ray spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki
  • 学会等名: 20th European White Dwarf Workshop (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] NuSTAR observations of the Dwarf Nova GK Persei in 2015: comparison between outburst and quiescent phases (2016)
  • 著者名/発表者名: Wada, Yuuki et al.
  • 学会等名: 20th European White Dwarf Workshop (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Tadayuki et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Point spread function of ASTRO-H Soft X-ray Telescope (SXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] First peek of ASTRO-H Soft X-ray Telescope (SXT) in-orbit performance (2016)
  • 著者名/発表者名: Okajima, Takashi et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Performance of ASTRO-H hard x-ray telescope (HXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Awaki, Hisamitsu et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] In-flight verification of the calibration and performance of the ASTRO-H (Hitomi) Soft X-Ray Spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Leutenegger, Maurice A.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato, Toshiki et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurashima, Sho et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Yoshitomo et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Measurements of reflectivity around the Pt L and K absorption edges of Pt/C multilayer reflector for calibration of the ASTRO-H hard x-ray telescope (HXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Furuzawa, Akihiro et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Ray-tracing simulation and in-orbit performance of the ASTRO-H hard x-ray telescope (HXT) (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, H. et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Summary of the ground-based calibration for the ASTRO-H hard x-ray telescopes (HXTs) (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuishi, Ikuyuki et al.
  • 学会等名: SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation (2016)
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] 宇宙科学研究所30mビームラインの概要 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林多佳由, 佐藤寿紀,菊地直道, 倉島翔, 中庭望, 佐藤拓郎, 飯塚亮, 前田良知, 石田學
  • 学会等名: 第13回X線光学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-11-17
• [学会発表] The impact of SUZAKU on the knowledge of CVs and expectation to ASTRO-H (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki
  • 学会等名: The Golden Age of Cataclysmic Variable and Related Object - III
  • 発表場所: Palermo, Italy
  • 年月日: 2015-09-10
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] White dwarf mass estimation with X-ray observation (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, Takayuki
  • 学会等名: The 14th Marcel Grossmann Meeting
  • 発表場所: Roma, Italy
  • 年月日: 2015-07-16
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [産業財産権] 望遠鏡システム (2016)
  • 発明者名: 前田 良知、石田 学、飯塚 亮、林 多佳由
  • 権利者名: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-078208
  • 出願年月日: 2016-04-08