MAXI-NICER連携で解き明かすX線スーパーバーストにおける元素合成

• 研究課題/領域番号: 16K17717
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 中央大学 (2018-2019); 国立研究開発法人理化学研究所 (2016-2017)
• 研究代表者: 岩切 渉 中央大学, 理工学部, 助教 (50749918)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: X線バースト / 元素合成 / MAXI / NICER / 時間領域天文学 / スーパーバースト

研究成果の概要

中性子星X線連星において発生するX線バースト中で発生していると考えられている、rp-processによる重元素の合成の証拠を捉えるべく、頻度が少ないがスペクトル中に重元素の兆候が確認されている継続時間の長いX線バーストに対して、国際宇宙ステーションに搭載された日本の全天X線監視装置MAXIと、米国NASAのX線望遠鏡NICERによる連携観測体制を構築した。その結果、約2年半で32例のMAXIが発見した突発現象に対する、NICERによる追観測を成功させた。残念ながら、重元素の証拠を捉えるには至らなかったが、MAXIの突発現象の発見から約3時間でNICERの観測を開始させることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、共に国際宇宙ステーション(ISS)上にあり、2009年から広く浅く全天を監視しているMAXIと、2017年に新たに取り付けられた視野は狭いがＸ線望遠鏡で深く観測できるNICERの、お互いの長所を組み合わせ短所を補う、相補的な新たな観測体制を確立できた。これにより継続時間の短い貴重な突発現象の時間経過を研究する、時間領域天文学を推し進めることができ、X線だけでなく電波や可視光の研究者からも関心をいただいた。また、ISS内での日米のモジュール間の通信を議論することができたという点は、衛星軌道上における国際的な科学連携という観点でも意義のあるものになった。

研究成果

• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)
• [雑誌論文] The 2019 super-Eddington outburst of RX J0209.6-7427: detection of pulsations and constraints on the magnetic field strength (2020)
  • 著者名/発表者名: Vasilopoulos G、Ray P S、Gendreau K C、Jenke P A、Jaisawal G K、Wilson-Hodge C A、Strohmayer T E、Altamirano D、Iwakiri W B、Wolff M T、Guillot S、Malacaria C、Stevens A L
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 494 号: 4 ページ: 5350-5359
  • DOI: 10.1093/mnras/staa991
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectral and Timing Analysis of the Accretion-powered Pulsar 4U 1626?67 Observed with Suzaku and NuSTAR (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwakiri Wataru B.、Pottschmidt Katja、Falkner Sebastian、Hemphill Paul B.、F?rst Felix、Nishimura Osamu、Schwarm Fritz-Walter、Wolff Michael T.、Marcu-Cheatham Diana M.、Chakrabarty Deepto、Tomsick John A.、Wilson-Hodge Colleen A.、Bissinger K?hnel Matthias、Terada Yukikatsu、Enoto Teruaki、Wilms J?rn
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 878 号: 2 ページ: 121-137
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1f87
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectral Properties of Gamma-Ray Bursts Observed by the Suzaku Wide-band All-sky Monitor (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Ohmori, K. Yamaoka, M.Yamauchi, 他17名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 76-76
  • DOI: 10.1093/pasj/psz054
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery and Identification of MAXI J1621-501 as a Type I X-Ray Burster with a Super-orbital Period (2019)
  • 著者名/発表者名: N. M. Gorgone, C. Kouveliotou, H. Negoro, R. A. M. J. Wijers, E. Bozzo, S. Guiriec, P. Bult, D. Huppenkothen, E. Goghs, A. Bahramian, J. Kennea, J. Linford, J. Miller-Jones, M. G. Baring, P. Beniamini, D. Chakrabarty, J. Granot, C. Hailey, F. A. Harrison, D. H. Hartmann, 他 9 名
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 884 号: 2 ページ: 168-168
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3e43
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A convolutional neural network approach for reconstructing polarization information of photoelectric X-ray polarimeters (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitaguchi Takao、Black Kevin、Enoto Teruaki、Hayato Asami、Hill Joanne E.、Iwakiri Wataru B.、Kaaret Philip、Mizuno Tsunefumi、Tamagawa Toru
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 942 ページ: 162389-162389
  • DOI: 10.1016/j.nima.2019.162389
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An enigmatic hump around 30 keV in Suzaku spectra of Aquila X-1 in the hard state (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubota Megu、Tamagawa Toru、Makishima Kazuo、Nakano Toshio、Iwakiri Wataru、Sugizaki Mutsumi、Ono Ko
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 2 ページ: 33-33
  • DOI: 10.1093/pasj/psy148
  • NAID: 130008148320
  • 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] 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] Suzaku Wide-band All-sky Monitor (WAM) Observtions of GRBs and SGRs (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaoka, M. Ohno, M.S. Tashiro et al.
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society Japan 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 2-2
  • DOI: 10.1093/pasj/psx026
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [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] X-ray Reflection and Exceptionally Long Thermonuclear Helium Burst from IGR J17062-6143 (2017)
  • 著者名/発表者名: Keek L., Iwakiri W et al.,
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 836 号: 1 ページ: 111-126
  • DOI: 10.3847/1538-4357/836/1/111
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MAXI/GSC observations of new superbursts from Ser X-1 and 4U 1705-44 (2017)
  • 著者名/発表者名: W.B.Iwakiri, M.Serino, J. In ‘t Zand
  • 雑誌名: the proceedings of 'Seven years of MAXI: monitoring X-ray transients' 巻: - ページ: 133-134
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Performance of the PRAXyS X-ray polarimeter (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwakiri, W. B.; Black, J. K.; Cole, R.; Enoto, T.; Hayato, A.; Hill, J. E.; Jahoda, K.; Kaaret, P.; Kitaguchi, T.; Kubota, M.; Marlowe, H.; McCurdy, R.; Takeuchi, Y.; Tamagawa, T.
  • 雑誌名: Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 巻: 838 ページ: 89-95
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.09.024
  • 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] MAXI observations of long X-ray bursts (2016)
  • 著者名/発表者名: Motoko Serino, Wataru Iwakiri, Toru Tamagawa, Takanori Sakamoto, Satoshi Nakahira, Masaru Matsuoka, Kazutaka Yamaoka, Hitoshi Negoro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 号: 6 ページ: 95-95
  • DOI: 10.1093/pasj/psw086
  • 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] Status report of the CubeSat X-ray observatory “NinjaSat” project (2020)
  • 著者名/発表者名: Wataru Iwakiri
  • 学会等名: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis: The Third Annual Area Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] X線観測を軸とした巨大恒星フレア観測の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: Superflare mini-workshop
• [学会発表] MAXI-NICER連携によるRS CVn型連星からの巨大恒星フレア観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 宇宙プラズマにおける粒子加速ワークショップ（2019年度前期）
  • 招待講演
• [学会発表] 惑星分光観測衛星「ひさき」とX線望遠鏡NICERによるおひつじ座UX星からの恒星フレア同時観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] MAXI-NICER連携による巨大恒星フレアのX線観測の現状 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 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] RXTE衛星で探るX線スーパーバースト後のスペクトル変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 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 2019
• [学会発表] 巨大恒星フレアのMAXI-NICER連携によるX線観測と電波フォローアップ観測への期待 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 茨城大学重点研究 研究会：「突発・変動現象の電波フォローアップ」
  • 招待講演
• [学会発表] RXTE衛星が捉えたX線バースターEXO 1745－248のスーパーバースト終了直後の強い輝線構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 2019年日本天文学会春季年会
• [学会発表] MAXI-NICER連携による突発天体のX線観測：MANGAとOHMAN (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 第19回 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] MAXI-NICER連携で開拓するX線突発天体の時間領域 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 木曽シュミットシンポジウム2018
• [学会発表] MAXI-NICER連携(MANGA)による巨大恒星フレアの軟X線観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 2018年日本天文学会秋季年会
• [学会発表] 全天X線観測装置MAXIによるへび座X-1からのスーパーバーストの検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] The Performance of the TPC polarimeter for PRAXyS (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Iwakiri
  • 学会等名: 2nd CORE-U conference: Cosmic Polarimetry from Micro to Macro Scales
  • 発表場所: Hiroshima University
  • 年月日: 2017-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] MAXIとNICERで迫るX線バースト天体におけるrp過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 字核連研究会
• [学会発表] NuSTAR衛星による降着駆動型パルサー4U 1626－67の観測(2) (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] X線バーストによる元素合成の現場は捉えることができるか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 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
• [学会発表] MAXI/GSC observation of a new superburst from Ser X-1 (2016)
  • 著者名/発表者名: W. Iwakiri
  • 学会等名: 7 years of MAXI
  • 発表場所: RIKEN
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] X-ray properties of the accretion powered pulsar 4U 1626-67 during the spin-up phase observed by NuSTAR (2016)
  • 著者名/発表者名: W. Iwakiri
  • 学会等名: NuSTAR Science meeting 2016
  • 発表場所: California Institute of Technology, Pasadena, USA
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] NuSTAR衛星による降着駆動型パルサー4U 1626－67の観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩切渉
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [備考] 7 years of MAXI : monitoring X-ray transients
  • URL: https://indico2.riken.jp/indico/conferenceDisplay.py?confId=2357