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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, 客員研究員 (90895476)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024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

本年度の研究実績の一つ目は、【研究計画・方法】(A)の1-3に記載した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ついて、共同研究者と議論を重ねて論文を作成し、10月にPublications of the Astronomical Society of Japan (PASJ)に論文を提出した事である。1月に先方のレフェリーから論文に対するコメントがかえってきたので、これに対し共同研究者と議論を進めて対応した。
2つ目は、次のステップである【研究計画・方法】に記載した(A)の4に着手するため、2023年度に引き続き(A)の1-3の手法の発展を検討している事である。現在論文で報告した解析手法は、シュミレーターを使用した理想的な条件下での結果となっており、これを本来の観測データで行うには、理想的な条件とズレが生じてくる部分(例えば、衛星画像のバックグラウンドの影響や衛星に搭載されている望遠鏡のPSFの影響など)を考慮してどのように対応してくかを検討していく必要があるためだ。その他、格子状としてい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ている段階である。

現在までの達成度
現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

【研究計画・方法】2024年度中に(A)4に着手予定であったが、妊娠し、体調を考慮しての進行状態となり、さらに10月上旬から産前休暇に入った。2024年度3月31日時点でも産休・および育休中となっている(育休は2025年5月30日までとなっている)。その間は研究の進行自体は停滞気味であり、投稿した論文に対するレフェリーコメントへの対応が中心となっているため、遅れが出ている。

今後の研究の推進方策

[研究実績の概要]にも記載の通り、2023年度の時点で現在用いている手法の発展を行わなければならないことがわかっているので、2024年度に引き続き【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、手法を発展できるか否かの結論を導き出したい。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)を達成させるために、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

(3件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 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: 2025-12-26  

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