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超小型人工衛星で明らかにする銀河系内最強レプトン加速器の磁場環境

研究課題

研究課題/領域番号 21J11443
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
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関東京大学

研究代表者

春日 知明  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードX線天文学 / 偏光 / 超小型衛星
研究開始時の研究の概要

本研究の最終的な目的は、銀河系内最強のレプトン加速器であるパルサー星雲における加速メカニズムの解明である。その一番の近道として、私はかに星雲の磁場構造の詳細を決定して、磁場構造のマッピングを行いたい。私は既に、「硬X線」と呼ばれるX線の中でも特にエネルギーの高い帯域での偏光イメージングを目指した、超小型衛星cipherの概念設計を完成させている。本研究ではまず、実証済みの衛星コンセプトの実現性の精査を行い、衛星のプロジェクト化を推進する。また既存の観測データに新たな画像解析手法を適用することで、かに星雲におけるレプトン加速の物理過程に迫り、来たる偏光イメージング時代に向けた観測予測を提唱する。

研究実績の概要

当該年度は、これまでの研究を学位論文にまとめることを本務として行った。学位論文の内容は、若い超新星爆発の残骸天体中における爆発噴出物の運動をX線を用いて観測することで、その周辺に存在する星周物質との相互作用を間接的に観測することが目的である。その中で私は、Tychoの超新星残骸において爆発噴出物が大きく減速を受けている領域において、シンクロトロン放射による非熱的X線が卓越している兆候を発見した。これは爆発噴出物と星周物質とが衝突している現場で、磁場により電子が強く加速されていることを示唆している。Keplerの超新星残骸でも同様の解析を行い、別に査読論文にまとめた(Kasuga et al. 2021)。この天体の軟X線帯域は爆発噴出物が放射する輝線に由来する熱的放射が卓越しているため、当該年度終盤に打ち上げが成功したIXPE衛星による軟X線帯域の偏光イメージングに加えて、本研究課題が目指す硬X線帯域の偏光イメージングによる偏光検出が、重要な知見をもたらすことが期待される。
また当該年度の後半では、XRISM衛星やFORCE計画に用いられる最先端の半導体検出器の知見が集結している京都大学大学院理学研究科物理学第二教室宇宙線研究室のX線観測グループに滞在し、今後の検出器開発について貴重な情報交換をさせていただいた。またMeVやTeV帯域の観測グループに対してもセミナーを行い、硬X線偏光イメージングの重要性を説明する機会を得た。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Spatially Resolved RGS Analysis of Kepler’s Supernova Remnant2021

    • 著者名/発表者名
      Kasuga Tomoaki、Vink Jacco、Katsuda Satoru、Uchida Hiroyuki、Bamba Aya、Sato Toshiki、Hughes John P.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 915 号: 1 ページ: 42-42

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abff4f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 特性X線のドップラー解析によるTychoの超新星残骸における噴出物の膨張構造の解明2022

    • 著者名/発表者名
      春日知明, 内田裕之, 前田啓一, Shiu-Hang Lee, 田中孝明, Gilles Ferrand, 長瀧重博, 馬場彩, 小高裕和
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 超新星残骸のX線観測による爆発噴出物の研究2022

    • 著者名/発表者名
      春日知明
    • 学会等名
      第21回高宇連研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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