衝突銀河団における銀河団ガスの熱力学の研究

• 研究課題/領域番号: 25800171
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 川原田 円 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, 開発員 (50462677)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2014年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: X線宇宙物理学 / 銀河団

研究実績の概要

本研究は、「すざく」およびASTRO-H衛星によって、銀河団ガスの衝突・合体を通じた進化を研究するものである。これまでの実績としては、ASTRO-H衛星搭載硬X線検出器(HXI)の完成と、「すざく」のデータを用いた銀河団の系統的な研究がある。

HXIは、銀河団同士が衝突・合体したときに銀河団ガス中でおこる加熱や粒子加速を観測するために必須の検出器である。私は主に、HXIの電源管理部や高圧電源部の開発を担当してきた。これまでに、ヨーロッパから輸入されてきた高圧電源モジュールの不具合など、さまざまな課題を乗り越え、スケジュール通りに電源管理部や高圧電源部を完成させることができた。これらをHXIにくみ上げた後の動作試験や振動試験、熱真空試験などの環境試験に私は参加し、HXIが所期の性能を発揮しつつ宇宙での使用に耐えることを確認した。

「すざく」のデータ解析では、今年度までに下田優弥氏(埼玉大学博士課程卒業)と協力して、今までに観測された銀河団を網羅的に研究した。この成果は天文月報2015年4月号(EUREKA)に掲載されている。z=0.372までの22個の銀河団から、鉄属とアルファ元素の重元素組成比を個別に求めたところ、鉄の量は、衝突銀河団では宇宙年齢とともに増え、緩和している銀河団では、すでにある一定の量に達していることがわかった。鉄を銀河団ガスに供給するIa 型超新星爆発は、銀河団衝突によって励起されるようである。また、シリコン(およびアルファ元素)の量は、主に銀河団形成期に重力崩壊型超新星爆発の活動度が上がったことで増えることがわかった。このことから、「あすか」の時代から示唆されていたように、系が小さくなるとシリコンは重力ポテンシャルから逃げている可能性が高い。このように、銀河団衝突に伴う銀河団ガスの化学的進化について、重要な進展を見ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] The ASTRO-H X-ray astronomy satellite (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, S. Konami (他共著者246人)
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9144 ページ: 25-48
  • DOI: 10.1117/12.2055681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Hard X-ray Imager (HXI) for the ASTRO-H Mission (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, Goro; Ohno, Masanori; Kokubun, Motohide; Nakazawa, Kazuhiro; Enoto, Teruaki; Fukazawa, Yasushi; Harayama, Atsushi; Hayashi, Katsuhiro; Kataoka, Jun; Katsuta, Junichiro; Kawaharada, Madoka; Laurent, Philippe; Lebrun, Francois; Limousin, Olivier; Makishima, Kazuo; Mizuno, Tsunefumi; Mori, Kunishiro; et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9144 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1117/12.2055629
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Soft gamma-ray detector (SGD) onboard the ASTRO-H mission (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, Y., Tajima, H., Watanabe, S., Blandford, R., Hayashi, K., Harayama, A., Kataoka, J., Kawaharada, M., Kokubun, M., Laurent, P., Lebrun, F., Limousin, O., Madejski, G. M., Makishima, K., Mizuno, T., Mori, K., Nakamori, T., Nakazawa, K., Noda, H., Odaka, H. et al.
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 9144 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1117/12.2055292
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermal design of the hard x-ray imager and the soft gamma-ray detector onboard ASTRO-H (2014)
  • 著者名/発表者名: Noda, Hirofumi; Nakazawa, Kazuhiro; Makishima, Kazuo; Iwata, Naoko; Ogawa, Hiroyuki; Ohta, Masayuki; Sato, Goro; Kawaharada, Madoka; Watanabe, Shin; Kokubun, Motohide; Takahashi, Tadayuki; Ohno, Masanori; Fukazawa, Yasushi; Tajima, Hiroyasu; Uchiyama, Hideki; Ito, Shuji; Fukuzawa, Keita
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9144 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1117/12.2055379
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Universal profiles of the intracluster medium from Suzaku X-ray and Subaru weak-lensing observations (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Okabe, K. Uetsu, T. Tamura, Y. Fujita, M. Takizawa, Y.-Y. Zhang, K. Matsushita, T. Hamana, Y. Fukazawa, Yasushi, T. Futamase, M. Kawaharada, S. Miyazaki, Y. Mochizuki, K. Nakazawa, T. Ohashi, N. Ota, T. Sasaki, K. Sato, S. Tam
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 号: 5 ページ: 99-99
  • DOI: 10.1093/pasj/psu075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metal abundances in the ICM associated with a medium-redshift cluster of galaxies MS 1512.4+3647 observed with Suzaku (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimoda, Y.; Kawaharada, M.; Sato, K.; Ohashi, T.; Ishisaki, Y.; Mitsuishi, I.; Akamatsu, H.; Tashiro, M. S.
  • 雑誌名: Memorie della Societa Astronomica Italiana 巻: 84 ページ: 756-757
• [雑誌論文] Metals in the Intracluster Medium of MS 1512.4+3647 Observed with Suzaku : Implications for the Metal Enrichment History (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimoda, et al.
  • 雑誌名: PASJ 巻: 65 号: 5 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1093/pasj/65.5.111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku Observations of the Outskirts of A1835 : Deviation from Hydrostatic Equilibrium (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ichikara, et al.
  • 雑誌名: ApJ 巻: 766 号: 2 ページ: 90-90
  • DOI: 10.1088/0004-637x/766/2/90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing of the Interactions between the Hot Plasmas and Galaxies in Clusters from z = 0.1 to 0.9 (2013)
  • 著者名/発表者名: Gu, Liyi
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 767 号: 2 ページ: 157-186
  • DOI: 10.1088/0004-637x/767/2/157
  • 査読あり
• [雑誌論文] Search for galaxy-ICM interaction in rich clusters of galaxies (2013)
  • 著者名/発表者名: Gu, L.; Gandhi, P.; Inada, N.; Kawaharada, M.; Kodama, T.; Konami, S.; Nakazawa, K.; Shimasaku, K.; Xu, Haiguang; Makishima, K.
  • 雑誌名: Astronomische Nachrichten 巻: 334 号: 4-5 ページ: 453-457
  • DOI: 10.1002/asna.201211879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hardening and Termination of Long-Duration Gamma Rays Detected Prior to Lightning (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuchiya, T. Enoto, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letter 巻: 111 号: 1 ページ: 0150011-4
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.015001
  • 査読あり
• [学会発表] Hard X-ray Imager (HXI) Status (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kawaharada, M. Kokubun, K. Nakazawa, G. Sato, et al.
  • 学会等名: ASTRO-H 11th Science Meeting 2014
  • 発表場所: 愛媛大学 (松山)
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載硬X線撮像検出器(HXI)の開発状況 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kawaharada, M. Kokubun, K. Nakazawa, G.Sato, et al.
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] Hard X-ray Imager (HXI) Status (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawaharada, M. Kokubun, K. Nakazawa, G. Sato et al.
  • 学会等名: ASTRO-H 10th Science Meeting
  • 発表場所: Yale University
• [備考] ASTRO-H
  • URL: http://astro-h.isas.jaxa.jp/
• [備考] ASTRO-H
  • URL: http://astro-h.isas.jaxa.jp/