| 研究領域 | 重力波物理学・天文学：創世記 |
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| 研究課題/領域番号 |
17H06362
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
河合 誠之 東京工業大学, 理学院, 教授 (80195031)
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| 研究分担者 |
吉田 篤正 青山学院大学, 理工学部, 教授 (80240274)
三原 建弘 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (20260200)
根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
上田 佳宏 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10290876)
深沢 泰司 広島大学, 理学研究科, 教授 (60272457)
井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
有元 誠 金沢大学, 数物科学系, 助教 (40467014)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| キーワード | X線天文学 / ガンマ線天文学 / 重力波 / 中性子星 / ブラックホール |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、予定より遅延してスタートした重力波干渉計LIGO/Virgoの第三期観測に関連した電磁波追観測や、GW170817の継続観測などを実施した。MAXI搭載ガススリットカメラ(GSC)チームは重力波対応X線源を迅速に探索するシステムをより改良した。
本研究開始直後に発生した最初の連星中性子星合体 GW170817に対して、MAXIは世界で最も早くX線の上限値をもたらしたものの、イベントが発生した時刻には高緯度地域上空を飛行していたために、ガスカウンターの高圧電源が落とされており、発生の瞬間を捉えるには至っていなかった。これまでGSCは軌道上荷電粒子に誘発される放電によるカーボン芯線の損傷を抑制して、軌道上での運用期間を可能な限り伸ばすために高緯度地域での運用を制限していた。しかしながら、第三期での同時観測では、より観測可能時間を増やし、連星合体の瞬間を捉えるために運用方針の見直しを行って第三期観測に臨んだ。結果として、2019年8月に発生した質量ギャップイベントGW190814の観測を行い、観測上限値を得た。また、Chandra衛星はGW170817合体の2週間後から観測を開始し、本年度も継続して定期的な観測を実施し、連星中性子星合体と短いガンマ線バーストの関連について理解を深めた。 重力波源と関連の深いX線連星を研究するため、MAXIは全天X線監視観測を継続し、新しいブラックホール連星候補を発見するとともに、MAXI J1820+070などのブラックホール新星の継続観測を行い成果を上げた。
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| 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
重力波波望遠鏡LIGO-Virgoの第三期観測O3は若干遅延したものの、2019年度には予定した感度で観測が行われた。残念ながら、GW170817の様な近傍の中性子星連星合体が発見されるには至らなかったが、GW190814のような「質量ギャップ」も発見された。この対応天体は発見されておらず、依然としてこの研究領域が新たな発見領域であることを示す一例といえる。GW170817については、Chandra衛星による追跡観測を継続して実施しており、中性子星連星合体からの相対論的ジェット形成そしてショートガンマ線バーストとの関連についての知見を地道に積み上げている状況である。
理論研究においては、予想以上に早い段階で連星中性子星合体イベントが検出されたので、計画以上のスピードで研究を遂行する必要があった。また、当初、 最初に観測される電磁波対応天体がガンマ線バーストではない、と予想していたが、いざ観測されて、理論を再吟味して見ると、ガンマ線バーストが観測される 確率もそれほど大きくはないが無視できないことが分かった。事前の準備研究により再吟味するのにかかる時間は抑えられ、素早く対応することができた。 研究のもう一つの柱である、重力波源に深い関わりがある天体である、ガンマ線バースト、ブラックホール、中性子星、高速電波バーストの観測・理論研究に 関しては、ほぼ予定どおりに研究が進んでおり、論文の出版も順調である。MAXIによるブラックホールX線連星の発見も2017~2018年には平均(年間一個)を超 えるペースで進んでおり、世界中のブラックホール研究の活性化に貢献している。
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| 今後の研究の推進方策 |
COVID-19の影響によりLIGO-Virgoの運用計画は不透明な状況にあるが、今の所O4は研究最終年度の2021年後半から計画されており、そこまでは、MAXIをはじめとする各X線・ガンマ線ミッションの継続的運用を実施する。また、 定常的なX線連星、超高光度X線源、ガンマ線バースト、高速電波バーストの観測・解析・理論研究も継続し、重力波源となる連星中性子星やブラックホールの 宇宙や銀河系における分布や形成起源にかかわる研究を深めていく。
2020年度はO3とO4の隙間になってしまっている。この間、O3での観測成果の取りまとめを行いつつ、来たるべきO4に備えて、衛星等観測装置を維持管理しつつ、O4では重力波速報に直ちに対応できるような観測体制と即時解析システムの整備も進めて、コクーンモデルが予想する等方に近いX線放射や、視線がジェット軸に近いときに観測される早期残光の検出に備える。
また、重力波源に深い関わりがある、ガンマ線バースト、ブラックホール、中性子星、高速電波バーストの観測・理論研究についても並行して実施しする。
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