高速自転する中性子星からの定常重力波の検出に向けた、Ｘ線による連携観測の開拓

• 研究課題/領域番号: 17K18776
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子、原子核、宇宙物理およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 榎戸 輝揚 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (20748123)
• 研究分担者: 北口 貴雄 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 協力研究員 (30620679)
• 研究協力者: 南部 陽介 ; 伊藤 洋介 ; 高橋 弘充 ; 小嶌 康史
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017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: 重力波 / 超小型衛星 / Ｘ線 / 中性子星 / さそり座X-1 / Ｘ線集光系 / 定常重力波 / Ｘ線連星 / パルサー / Ｘ線観測 / NICER / X線天文学 / 小型衛星

研究成果の概要

ブラックホール同士や中性子星同士の合体による突発重力波イベントが観測されるようになり、重力波天文学の幕があけた。今後、高速自転する中性子星からの定常重力波の探査が着目され、その信号探査には、中性子星の自転暦を長期にわたって精度良く決めることが必要になる。本研究では2017年に国際宇宙ステーションに新たに搭載された大面積Ｘ線望遠鏡 NICER を用いて、Ｘ線でのみ明るいパルサー PSR J1412+7922 と PSR J1849-0001 の自転暦を決定することに成功した。さらに、NICER の検出原理をを応用した、中性子星の自転暦測定に特化した超小型衛星のコンセプトデザインの設計を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

国際宇宙ステーションで新たに稼働したＸ線望遠鏡 NICER での国際連携プロジェクトに参加することで、高速で回転するＸ線パルサーの自転情報を精度よく決めることができた。これは今後の重力波探査にも有力な情報となると期待できる。さらに、NICER のノウハウを活用したＸ線での超小型衛星の概念設計を進めることができた。その結果、現状の超小型衛星の姿勢系安定度や指向性に沿った、観測機器のデザインの改良を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Neutron Star Interior Composition Explorer X-ray Timing of the Radio and Gamma-ray Quiet Pulsars PSR J1412+7922 AND PSR J1849-0001 (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Bogdanov, W.C.G. Ho, T. Enoto et al.
  • 雑誌名: the Astrophysical Journal (accepted) 巻: 0 ページ: 0-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] A NuSTAR study of the 55 ks hard X-ray pulse-phase modulation in the magnetar 4U 0142+61 (2018)
  • 著者名/発表者名: Makishima Kazuo、Murakami Hiroaki、Enoto Teruaki、Nakazawa Kazuhiro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 号: 1 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1093/pasj/psy129
  • 査読あり
• [雑誌論文] NICER Discovers the Ultracompact Orbit of the Accreting Millisecond Pulsar IGR J17062?6143 (2018)
  • 著者名/発表者名: Strohmayer T. E.、Arzoumanian Z.、Bogdanov S.、Bult P. M.、Chakrabarty D.、Enoto T.、Gendreau K. C.、Guillot S.、Harding A. K.、Ho W. C. G.、Homan J.、Jaisawal G. K.、Keek L.、Kerr M.、Mahmoodifar S.、Markwardt C. B.、Ransom S. M.、Ray P. S.、Remillard R.、Wolff M. T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 858 号: 2 ページ: L13-L13
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aabf44
• [学会発表] NICER の初期成果とコンパクト天体観測の将来 (2019)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 第18回高宇連研究会「高エネルギー宇宙物理学の最前線と2020/30年代のロードマップ」
  • 招待講演
• [学会発表] 重力波天文学や時間軸天文学に向けたスケーラブルな超小型Ｘ線衛星 (2019)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 超小型衛星利用シンポジウム
• [学会発表] さそり座 X-1 のX線モニタリングに特化した超小型衛星プロジェクト構想 (2019)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 日本天文学会 春季年会
• [学会発表] パルサーやマグネターのX線-電波同時観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 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] Magnetars and Rotation-powered Pulsars with NICER (2019)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 233rd Meeting of the American Astronomical Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高時間分解能なＸ線観測と可視光・近赤外の連携 (2018)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 第9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] PhoENiXへの期待：マグネター・フレアの視点から (2018)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 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
• [学会発表] X-ray CubeSat Project to Search for Continuous Gravitational Wave from Scorpius X-1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Enoto
  • 学会等名: The Second Annual Area Symposium, Gravitational Wave Physics and Astronomy: Genesis
• [学会発表] さそり座Ｘ－１の専用モニタリング小型衛星による定常重力波への挑戦 (2018)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 新学術領域「重力波物理学・天文学創世記」B班ワークショップ
• [学会発表] The Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) - First Results (2018)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Enoto
  • 学会等名: MONDELLO WORKSHOP 2018 on Frontier Research in Astrophysics - III
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高速自転する中性子星からの 定常重力波の検出に向けた、Ｘ線による連携観測の開拓１ (2018)
  • 著者名/発表者名: 北口貴雄, 榎戸輝揚, 岡島崇, 伊藤洋介, 岩切渉, 小嶌康史, 高橋弘充, 南部陽介
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 磁場の強い中性子星のX線観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 日本SKAパルサー・突発天体研究会
  • 招待講演
• [学会発表] NICER Observations of highly magnetised neutron stars: Initial results (2018)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Enoto, Zaven Arzoumanian, Keith C. Gendreau, Melania Nynka, Victoria Kaspi, Alice Harding, Tolga Guver, Natalia Lewandowska, Walid Majid, Wynn C.G. Ho, Gaurava K. Jaisawal, and NICER M&M team
  • 学会等名: AAS2018
• [学会発表] NICER View of Magnetars and Young Pulsars (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Enoto, Z. Arzoumanian, S. Bogdanov, K. Gendreau, T. Guver, A. Harding, W. Ho, V. Kaspi, N. Lewandowska, B. Link, A. Lommen, W. Majid, M. Nynka, T. Okajima, A. Timokhin, C. Venter, K. Wood, and NICER Team
  • 学会等名: 16th HEAD meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NICER Mission on the ISS and Initial Results of Magnetars (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Enoto, Z. Arzoumanian, K. Gendreau, and NICER Science Team
  • 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] 中性子星の観測的多様性をめぐる最新描像 (2017)
  • 著者名/発表者名: 榎戸輝揚
  • 学会等名: 第30回理論懇シンポジウム「星の物理の新地平」
  • 招待講演
• [備考] 榎戸極限自然現象理研白眉研究チーム
  • URL: http://enotolab.info