X線高分散分光によるブラックホール連星の円盤風噴出メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 16K17672
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 愛媛大学 (2017-2019); 国立研究開発法人理化学研究所 (2016)
• 研究代表者: 志達 めぐみ 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 助教 (10755846)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: X線天文学 / ブラックホール / 降着円盤 / Ｘ線天文学 / ブラックホール噴出流

研究成果の概要

これまでの観測で、ブラックホールX線連星の降着円盤に沿って、秒速およそ 100-1000km もの速度で噴出するアウトフロー（円盤風）が見つかっている。本研究では、Chandra 衛星で得られた高分散分光データに見られる、円盤風由来の青方偏移した吸収線の構造を解析し、噴出するガスの柱密度や電離度、速度を求め、円盤風噴出のメカニズムを調べた。その結果、観測された円盤風は、降着円盤の内縁部（ブラックホール近傍）からの強いX線の照射を受けて、円盤外縁部のガスが加熱されることによって噴き出す「熱駆動型円盤風」として説明できることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、Chandra 衛星などの観測データを用いて、長年の未解明問題であったブラックホールX線連星の円盤風の噴出メカニズムについて、X線の照射による降着円盤のガスの加熱で説明できることを明らかにした。ただし、これは限られた観測データによる結果である。当初の計画では、ひとみ衛星を用いて、円盤風による吸収線をかつてない精度で観測する予定であった。しかし、打ち上げ後１ヶ月で運用を停止し、ブラックホールX線連星の観測が全く実施できなかった。そこで、ひとみの代替機として数年後に打ち上げ予定の XRISM 衛星を用いて、円盤風の噴出メカニズムの問題に最終決着をつけることを目指している。

研究成果

• [国際共同研究] Durham University/Special Astrophysical Observatory(英国)
• [国際共同研究] Durham University(英国)
• [国際共同研究] Special Astrophysical Observatory(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Application of the Thermal Wind Model to Absorption Features in the Black Hole X-Ray Binary H1743?322 (2019)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu Megumi、Done Chris
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 2 ページ: 112-112
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab46b3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray and optical observations of the black hole candidate MAXI?J1828?249 (2019)
  • 著者名/発表者名: Oda Sonoe、Shidatsu Megumi、Nakahira Satoshi、Tamagawa Toru、Moritani Yuki、Itoh Ryosuke、Ueda Yoshihiro、Negoro Hitoshi、Makishima Kazuo、Kawai Nobuyuki、Mihara Tatehiro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 5 ページ: 108-108
  • DOI: 10.1093/pasj/psz091
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray and Optical Monitoring of State Transitions in MAXI J1820+070 (2019)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu Megumi, Nakahira Satoshi, Murata Katsuhiro L., Adachi Ryo, Kawai Nobuyuki, Ueda Yoshihiro, Negoro Hitoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Does the mid-infrared-hard X-ray luminosity relation for active galactic nuclei depend on Eddington ratio? (2019)
  • 著者名/発表者名: Toba, Y., Ueda, Y., Matsuoka, K., Shidatsu, M., Nagao, T., Terashima, Y., Wang, W., & Chang, Y.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 484 号: 1 ページ: 196-203
  • DOI: 10.1093/mnras/sty3523
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of Dying Active Galactic Nucleus in Arp 187: Experience of Drastic Luminosity Decline within 104 yr (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa Kohei、Ueda Junko、Bae Hyun-Jin、Kawamuro Taiki、Matsuoka Kenta、Toba Yoshiki、Shidatsu Megumi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 870 号: 2 ページ: 65-65
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf233
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of polarized gamma-ray emission from the Crab nebula with the Hitomi Soft Gamma-ray Detector (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi collaboration
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 113-113
  • DOI: 10.1093/pasj/psy118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution of Thermally Driven Disk Wind in the Black Hole Binary 4U 1630-47 Observed with Suzaku and NuSTAR (2018)
  • 著者名/発表者名: Hori, T., Ueda, Y., Done, C., Shidatsu, M., Kubota, A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 869 号: 2 ページ: 183-183
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaea5e
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-Ray, Optical, and Near-infrared Monitoring of the New X-Ray Transient MAXI J1820+070 in the Low/Hard State (2018)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu Megumi, Nakahira Satoshi, Yamada Satoshi, Kawamuro Taiki, Ueda Yoshihiro, Negoro Hitoshi, Murata Katsuhiro L., Itoh Ryosuke, Tachibana Yutaro, Adachi Ryo, Yatsu Yoichi, Kawai Nobuyuki, Hanayama Hidekazu, Horiuchi Takashi, Akitaya Hiroshi, Saito Tomoki, Takayama Masaki, Ohshima Tomohito 他 11 名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 868 号: 1 ページ: 54-54
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aae929
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ratio of black hole to galaxy mass of an extremely red dust-obscured galaxy at z = 2.52 (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka K.、Toba Y.、Shidatsu M.、Ueda Y.、Iwasawa K.、Terashima Y.、Imanishi M.、Nagao T.、Marconi A.、Wang W.-H.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 620 ページ: L3-L3
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201833943
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery and state transitions of the new Galactic black hole candidate MAXI J1535?571 (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakahira Satoshi、Shidatsu Megumi、Makishima Kazuo、Ueda Yoshihiro、Yamaoka Kazutaka、Mihara Tatehiro、Negoro Hitoshi、Kawase Tomofumi、Kawai Nobuyuki、Morita Kotaro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 5
  • DOI: 10.1093/pasj/psy093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The 7-year MAXI/GSC X-Ray Source Catalog in the High Galactic Latitude Sky (3MAXI) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro T., Ueda Y., Shidatsu M., Hori T., Morii M., Nakahira S., Isobe N., Kawai N., Mihara T., Matsuoka M., Morita T., Nakajima M., Negoro H., Oda S., Sakamoto T., Serino M., Sugizaki M., Tanimoto A., Tomida H., Tsuboi, Y. 他 11 名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 238 号: 2 ページ: 32-32
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aad1ef
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] State transitions of GRS 1739-278 in the 2014 outburst (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Sili、Kawai Nobuyuki、Shidatsu Megumi、Tachibana Yutaro、Yoshii Taketoshi、Sudo Masayuki、Kubota Aya
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 4 ページ: 67-67
  • DOI: 10.1093/pasj/psy058
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration、Aharonian Felix、...、Kohmura Takayoshi...、et al (他191名）
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 3 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psy027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The 7-year MAXI/GSC Source Catalog of the Low-Galactic-latitude Sky (3MAXI) (2018)
  • 著者名/発表者名: Hori T., Shidatsu, M., Ueda, Y., Kawamuro, T., Morii, M., Nakahira, S., Isobe, N., Kawai, N., Mihara T., Matsuoka, M., Morita, T., Nakajima, M., Negoro, H., Oda, S., Sakamoto, T., Serino, M., Sugizaki, M., Tanimoto, A., Tomida, H., Tsuboi, Y. 他 10 名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 235 号: 1 ページ: 7-7
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aaa89c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of the New X-Ray Transient MAXI J1807+132: A Candidate of a Neutron Star Low-mass X-Ray Binary (2017)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu M., Tachibana Y., Yoshii T., Negoro H., Kawamuro T., Iwakiri W., Nakahira S., Makishima K., Ueda Y., Kawai N., Serino M., and Kennea J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 850 号: 2 ページ: 155-155
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa93f0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F., Bamba, A. et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 551 号: 7681 ページ: 478-480
  • DOI: 10.1038/nature24301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid optical variations correlated with X-rays in the 2015 second outburst of V404 Cygni (GS 2023+338) (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura Mariko、Kato Taichi、Isogai Keisuke、Tak Hyungsuk、Shidatsu Megumi、et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 471 号: 1 ページ: 373-382
  • DOI: 10.1093/mnras/stx1555
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger (2017)
  • 著者名/発表者名: Abbott B. P., Abbott, R., Abbott, T. D., Acernese, F., Ackley, K., Adams, C., Adams, T., Addesso, P., Adhikari, R. X., Adya, V. B., Affeldt, C., Afrough, M., Agarwal, B., Agathos, M., Agatsuma, K., Aggarwal, N., Aguiar, O. D., Aiello, L., Ain, A., Ajith, P. 他 Negoro, H. 含む 3656 名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 848 号: 2 ページ: 1-59
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa91c9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] NuSTAR and Swift Observations of the Ultraluminous X-Ray Source IC 342 X-1 in 2016: Witnessing Spectral Evolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu M., Ueda Y., Fabrika S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 839 号: 1 ページ: 46-46
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa67e7
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suzaku spectroscopy of the neutron star transient 4U 1608-52 during its outburst decay. (2017)
  • 著者名/発表者名: Armas Padilla M., Ueda Y., Hori T., Shidatsu M., Munoz-Darias T.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 467 ページ: 290-297
  • DOI: 10.1093/mnras/stx020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Optically Thick Disk Wind in GRO J1655-40? (2016)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu, M., Done, C., Ueda, Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 823 号: 2 ページ: 159-159
  • DOI: 10.3847/0004-637x/823/2/159
  • 査読あり / 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 (2016)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 837 号: 1 ページ: 15-23
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 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] Large X-ray flares on stars detected with MAXI/GSC: A universal correlation between the duration of a flare and its X-ray luminosity (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuboi, K. Yamazaki, Y. Sugawara, A. Kawagoe, S. Kaneto, R. Iizuka, T. Matsumura, S. Nakahira, M. Higa, M. Matsuoka, M. Sugizaki, Y. Ueda, N. Kawai, M. Morii, M. Serino, T. Mihara, H. Tomida, S. Ueno, H. Negoro, N. Isobe, H. Tsunemi, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 号: 5 ページ: 90-90
  • DOI: 10.1093/pasj/psw081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hard X-ray luminosity function of tidal disruption events: First results from the MAXI extragalactic survey (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro, T., Ueda, Y., Shidatsu, M., Hori, T., Kawai, N., Negoro, H., Mihara, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 号: 4 ページ: 5874-5874
  • DOI: 10.1093/pasj/psw056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] A soft X-ray lag detected in Centaurus A (2016)
  • 著者名/発表者名: Y Tachibana, T Kawamuro, Y Ueda, M Shidatsu, M Arimoto, Ti Yoshii, Y Yatsu, Y Saito, S Pike, N Kawai
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 号: SP1
  • DOI: 10.1093/pasj/psw001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The MAXI/GSC Nova-Alert System and results of its first 68 months (2016)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H., Kohama, M., Serino, M., Saitio, H, Takahashi, T., Miyoshi, S., Ozawa, H., Suwa, F., Asada, M., Fukushima, K., Eguchi, S., Kawai, N., Kennea, J., 他 28 名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical society of Japan 巻: 68 号: SP1 ページ: 1-24
  • DOI: 10.1093/pasj/psw016
  • 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] Broadband X-ray study of the galactic black hole binary 4U 1630-47 with Suzaku (2016)
  • 著者名/発表者名: Hori, T.; Ueda, Y.; Done, C.; Shidatsu, M.; Kawamuro, T.; Kubota, A.; Nakahira, S.
  • 雑誌名: Astronomische Nachrichten 巻: 337 号: 4-5 ページ: 467-467
  • DOI: 10.1002/asna.201612331
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] X線・光赤外線同時観測で探る X 線連星の降着円盤 (2019)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ
  • 学会等名: 第10回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 銀河系内ブラックホールX線連星の多波長観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ
  • 学会等名: FORCE 研究会: 高感度・広帯域X線観測で探る ブラックホール降着現象の物理
  • 招待講演
• [学会発表] X 線新星 MAXI J1820+070 の X 線・可視光モニタ観測 (II) 状態遷移の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ、中平聡志、村田勝寛、安達稜、河合誠之、上田佳宏、根來均
  • 学会等名: 日本天文学会 2019 年春季年会
• [学会発表] X線新星 MAXI J1820+070 の X 線・可視光モニタ観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ、中平聡志、山田智史、上田佳宏、川室太希、根来均、村田勝寛、伊藤亮介、橘優太朗、安達稜、谷津陽一、河合誠之、花山秀和、堀内貴史、光赤外線大学間連携チーム
  • 学会等名: 日本天文学会 2018 秋季年会
• [学会発表] New eyes on X-ray astrophysical objects with Japanese and Chinese observatories (2018)
  • 著者名/発表者名: Megumi Shidatsu
  • 学会等名: MAXI observation of MAXI J1535-571 and MAXI J1820+070
  • 国際学会
• [学会発表] MAXI results on X-ray binaries (2018)
  • 著者名/発表者名: Megumi Shidatsu
  • 学会等名: Time for Accretion
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] X線トランジェント天体MAXI J1807+132 と MAXI J1535-571 の発見と追観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ、橘優太朗、吉井健敏、根來均、川室太希、岩切渉、中平聡志、牧島一夫、上田佳宏、河合誠之、芹野素子、Jamie Kennea、森田浩太郎
  • 学会等名: 第18回宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] ブラックホールX線連星 H1743-322 の観測データを用いた熱駆動型円盤風モデルの検証 (2018)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ、Chris Done
  • 学会等名: 2018年天文学会春季年会
• [学会発表] NuSTAR とSwift による超高光度X 線源IC 342 X-1 の同時観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ, 上田佳宏, Sergei Fabrika
  • 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] NuSTAR and Swift observations of the ultraluminous X-ray source IC 342 X-1 in 2016 (2017)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu M.
  • 学会等名: Ultra-luminous X-ray Source Workshop
  • 発表場所: ISAS (Sagamihara, Japan)
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] MAXI による X 線新星 MAXI J1807+132 の発見と X 線・可視光による追観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 志達めぐみ、橘優太朗、吉井健敏、根來均、川室太希、岩切渉、中平聡志、牧島一夫、上田佳宏、河合誠之、芹野素子、Jamie Kennea、森田浩太郎
  • 学会等名: 2017年天文学会秋季年会
• [学会発表] MAXI/GSC 7-year all-sky map and studies of large-scale diffuse structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu M., et al.
  • 学会等名: The 6th MAXI international conference 7 years of MAXI: monitoring X-ray transients
  • 発表場所: RIKEN (Wako, Japan)
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] An optically-thick disk wind in GRO J1655-40? (2016)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu M.
  • 学会等名: ULX and their environments
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [備考] Research Highlight
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/20180309_0053/
• [備考] Solving the case of the missing x-rays
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/8330/