新たな観測的手法・観測機器で迫る宇宙最強の磁石・中性子星

• 研究課題/領域番号: 21K20372
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
• 研究機関: 中央大学 (2023); 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2021-2022)
• 研究代表者: 米山 友景 中央大学, 理工学部, 助教 (90908774)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021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線天文学 / 宇宙物理学 / 中性子星 / 半導体検出器 / XRISM / X線CCD / LMXB / X線連星 / X線偏光観測

研究開始時の研究の概要

宇宙には、超高密度の「中性子星」が存在する。その密度は原子核に匹敵、あるいは凌駕するものであり、スプーン一杯で10億トンにもなる。中性子星の内部と周辺では強重力場、強磁場などで地上実験不可能な極限環境が実現していると考えられる。しかし、中性子星の磁場については、その詳しい性質は未だ明らかにされていない。本研究では、X線で輝く中性子星をターゲットとし、新たな手法と新たな望遠鏡で観測を行い、中性子星磁場の構造を明らかにする。また、中性子星からのX線は磁場によって偏光していると考えられているが、X線偏光観測の研究はあまり進んでいない。将来に向けて未開の「窓」である軟X線偏光観測装置の開発も行う。

研究成果の概要

本研究では、中性子星の磁気圏及び表面磁場の解明を目的とした。そのために、革新的な性能をもつ日本のX線天文衛星「X-Ray Imagin and Spectroscopy Mission (XRISM)」の開発を行った。XRISMは2023年9月7日に打ち上げられ、軌道上での性能検証を経て2024年6月現在順調に観測を進めている。XRISMは既に複数の中性子星を観測し、現在初期成果の出版に向けた解析が進行している。
また、本研究課題ではアーカイブデータを用いた中性子星の研究も行った。単独中性子星ならびに中性子星連星について、従来知られていなかった性質の存在を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

XRISMはそれぞれ過去最高のエネルギー分解能と広大な視野を持つ2つのX線望遠鏡を搭載している。これらはX線天文学全体に革新的な成果をもたらし、星の最後の姿である中性子星を含め、宇宙における物質・エネルギー循環の理解を大きく進めることとなる。また、アーカイブデータ解析で得られた成果は、中性子星に対する従来の理解を変えるものであり、中性子星理論にもフィードバックを与えられるものである。

研究成果

• [国際共同研究] NASA(米国)
• [雑誌論文] XRISM/Xtend Transient Search (XTS) detected an X-ray flare possibly from a YSO candidate (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama, T. ; Hayashi, K. ; Kanemaru, Y. ; Ogawa, S. ; Yoshida, T. ; Akasu, K. ; Audard, M. ; Behar, E. ; Inoue, S. ; Kohmura, T. ; Maeda, Y. ; Mizumoto, M. ; Nemoto, N. ; Nobukawa, M. ; Pottschmidt, K. ; Shidatsu, M. ; Terada, Y. ; Terashima, Y. ; Tsuboi, Y. ; Uchida, H. ; Yoshimoto, M.
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 16561 ページ: 16561-16561
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] XRISM/Xtend Transient Search (XTS) detected an X-ray flare possibly from a spectroscopic binary (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama, T. ; Hayashi, K. ; Kanemaru, Y. ; Ogawa, S. ; Yoshida, T. ; Audard, M. ; Behar, E. ; Inoue, S. ; Ishihara, Y. ; Kohmura, T. ; Maeda, Y. ; Mizumoto, M. ; Nobukawa, M. ; Pottschmidt, K. ; Shidatsu, M. ; Terada, Y. ; Terashima, Y. ; Tsuboi, Y. ; Uchida, H. ; Yoshimoto, M.
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 16592 ページ: 16592-16592
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray spectroscopy of the accretion disk corona source 2S 0921-630 with Suzaku archival data (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama, Tomokage, Dotani, Tadayasu
  • 雑誌名: Publication of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 号: 1 ページ: 30-36
  • DOI: 10.1093/pasj/psac086
• [学会発表] X 線分光撮像衛星 XRISM の科学運用準備の現状 (2) (2023)
  • 著者名/発表者名: 米山友景
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
• [学会発表] “X 線分光撮像衛星 XRISM 搭載軟 X 線撮像装置 Xtend による突発天体 探査 (2023)
  • 著者名/発表者名: 米山友景
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
• [学会発表] X線分光撮像衛星 XRISM の科学運用準備の現状 (2) (2023)
  • 著者名/発表者名: 米山友景、他36名
  • 学会等名: 天文学会2023年春季年会
• [学会発表] X-ray spectroscopy of the accretion disk corona source 2S 0921－630 (2023)
  • 著者名/発表者名: 米山友景、堂谷忠靖
  • 学会等名: ブラックホールジェット・降着円盤・円盤風研究会2023
• [学会発表] パイルアップシミュレータ /NICERのキャルからSXIのキャルに役立てそうなこと (2023)
  • 著者名/発表者名: 米山友景
  • 学会等名: SXI開発レビュー会
• [学会発表] X-ray spectroscopy of the accretion disk corona source 2S 0921-630 with Suzaku archival data (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama, Tomokage
  • 学会等名: COSPAR 2022
  • 国際学会
• [学会発表] X 線分光撮像衛星 XRISM 搭載軟 X 線撮像装置 Xtend のためのパイルアップ シミュレータの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 米山友景、他9名
  • 学会等名: 天文学会2022年秋季年会
• [学会発表] すざくによる低質量 X 線連星 2S 0921－630 の降着円盤コロナの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 米山友景、堂谷忠靖
  • 学会等名: 天文学会2022年秋季年会
• [学会発表] すざくによるLMXB 2S 0921-630の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 米山友景
  • 学会等名: ブラックホールジェット・降着円盤・円盤風研究会