| 研究課題/領域番号 |
21K03623
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
森 英之 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 招聘研究員 (20432354)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | X線天文学 / 強磁場激変星 / 白色矮星 / 重力赤方偏移 / プラズマ物理 / プラズマモデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、白色矮星の表面近傍に形成されるプラズマ降着流のX線精密分光観測を通じて、白色矮星の質量と半径を同時に決定する手法を確立する。特性X線の電離状態と、白色矮星の自転に伴うエネルギー変化、すなわちドップラーシフトから、降着流内部の温度・速度場構造を観測的に決定する。さらに白色矮星表面でのコンプトン散乱も考慮して、降着流の物理状態を忠実に再現するX線放射モデルを構築する。アーカイブを含むX線観測データにこの新放射モデルを適用して、白色矮星の質量と半径を精密決定する。
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| 研究成果の概要 |
強磁場激変星 RX J1712.6-2414 から放射されたマグネシウム、ケイ素、硫黄の特性X線の中心エネルギー値が、視線方向速度に換算して 200 - 500 km/s ほど低いことを発見した。従来のプラズマ降着流モデルから推定される落下速度 (100 km/s 程度) によるドップラーシフトより有意に大きく、連星系の固有運動など他の様々な可能性を考慮しても説明できない量であった。結果的にエネルギーのずれは、主星である白色矮星の重力赤方偏移と解釈するのが自然である。白色矮星表面の重力ポテンシャルが観測量として直接求められたことで、その質量が太陽質量の 0.9 倍以上であると見積もられた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、強磁場激変星におけるX線スペクトルの重力赤方偏移を世界で初めて検出した。X線は白色矮星表面近傍から放射されるため、星表面での重力ポテンシャルの深さを観測量として直接測定できることになる。したがって、可視光光度曲線の変動から求まる連星質量比や、X線スペクトルから衝撃波加熱されたプラズマの最大温度を推定して重力ポテンシャルを求める方法とは独立に、白色矮星の質量を推定する新たな手法を与える。また従来のプラズマ降着流モデルから計算されるドップラー効果よりも輝線エネルギーのずれへの寄与が大きく、重力赤方偏移を反映したセルフコンシステントなX線スペクトルモデルの構築が必須であることが分かった。
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