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IXPE衛星を用いたカニ星雲の粒子加速機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K14068
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関山形大学

研究代表者

渡邉 瑛里  山形大学, 理学部, プロジェクト研究員 (90895476)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードX線 / パルサー星雲 / X線天文学 / 中性子星
研究開始時の研究の概要

冬の星座「おうし座」にあるカニ星雲は、電子などの粒子が大変効率良く加速されている現場となっています。その速さは光の速さに迫るほどです。そのような効率の良い加速は一体どのように起こっているのでしょう。これは宇宙物理学上の大問題です。そして私たちは最近になり、その大問題に迫るための素晴らしい手段を手にしました。2021年12月に打ち上げられた最新のX線偏光観測衛星IXPEです。この研究ではIXPEを使い、さらに過去のX線天文衛星のデータも合わせて使うことで、カニ星雲内の磁場や粒子などが空間的にどのように存在するのかを導き出し、効率の良い粒子加速を解き明かすための糸口を見つけ出す予定です。

研究実績の概要

【研究計画・方法】に記載した(A)の1-3について論文を作成しながら、細かな追い込みをおこなった他、【研究計画・方法】に記載した(A)の4に着手するため、(A)の1-3の手法の発展を検討した。
具体的には、2022年度に報告したIXPE衛星のデータとChandra衛星のデータを用いたX線偏光解析手法の確立に関して論文を作成しながら、手法に関して細かな調整や分析を行った。その結果をまとめた論文に関しては、2023年度の段階で9割はできあがっている状態であり、2024年度には提出予定である。
またその結果を受けて、現在の手法を用いる場合2023年時点のIXPE衛星のデータ量では正確な答えを導く事が難しい空間領域がある事がわかった。よって、2023年度はIXPE衛星のデータ量が観測によって蓄積されている間に、画一的であった解析空間領域の取り方をより発展させ天体の形状に合わせて行えないかを検討し、実際にテストを行った。未だ手法の発展は完了してはないものの、ある程度の見通しが立ちつつある状態である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

【研究計画・方法】に記載した(A)1~3までを1.5年目までに済ませる計画であり、また、(A)4を行うための調整を行う準備にとりかかることができた。今年度中に4に着手予定である。これは予定通りの進度であり、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

5.研究実績の概要にも記載の通り、現在の手法を用いる場合、2023年時点のIXPE衛星のデータ量では正確な答えを導く事が難しい空間領域がある。これを踏まえ、いかに【研究計画・方法】の4にあたる、実際のデータに対して確立した手法を使う事ができるかを具体的に詰めて、少しでも天体の重要な箇所の情報を正確に引き出せるように調整していきたい。また、2022年度に引き続き、IXPE衛星の日本チームの他のメンバーや 理論研究者と協力し、【研究計画・方法】(c)を達成させるための前段階として、パルサー星雲内の磁場構造や乱流構造、粒子のエネルギー分布の議論を活発に 交わし、理論研究者の論文にも貢献を果たす事で知識を深めたい。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] IXPE衛星でみたパルサー星雲2024

    • 著者名/発表者名
      渡邉瑛里、水野恒史、郡司修一
    • 雑誌名

      天文月報

      巻: 4月号 ページ: 233-241

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Magnetic-field structure of the Crab pulsar wind nebula revealed with IXPE2023

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Tsunefumi、Ohno Hiroshi、Watanabe Eri、Bucciantini Niccol?、Gunji Shuichi、Shibata Sinpei、Slane Patrick、Weisskopf Martin C
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 号: 6 ページ: 1298-1310

    • DOI

      10.1093/pasj/psad070

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous space and phase resolved X-ray polarimetry of the Crab pulsar and nebula2023

    • 著者名/発表者名
      Bucciantini Niccolo`...Watanabe E(11番目)
    • 雑誌名

      Nature Astronomy

      巻: - 号: 5 ページ: 602-610

    • DOI

      10.1038/s41550-023-01936-8

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vela pulsar wind nebula X-rays are polarized to near the synchrotron limit2022

    • 著者名/発表者名
      Xie Fei...Watanabe E(21番目)
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 612 号: 7941 ページ: 658-660

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05476-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] IXPE衛星によるVelaパルサー星雲のX線偏光観測2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉瑛里
    • 学会等名
      日本物理学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] カニ星雲を用いた Chandra と IXPE のジョイント解析による 偏光解析手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉瑛里
    • 学会等名
      日本物理学会秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] カニ星雲を用いた Chandra と IXPE のジョイント解析による 偏光解析手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉瑛里
    • 学会等名
      「中性子星・超新星残骸及び関連天体」研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 世界初 IXPE衛星によるベラパルサー星雲のX線観測により究極的に強く偏光したX線が観測 されました

    • URL

      https://www.yamagata-u.ac.jp/jp/information/press/20230112/02-2-3/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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