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2020 年度 実績報告書

高エネルギー観測で探る重力波天体

計画研究

研究領域重力波物理学・天文学:創世記
研究課題/領域番号 17H06362
研究機関東京工業大学

研究代表者

河合 誠之  東京工業大学, 理学院, 教授 (80195031)

研究分担者 坂本 貴紀  青山学院大学, 理工学部, 教授 (00645161)
上田 佳宏  京都大学, 理学研究科, 准教授 (10290876)
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)
有元 誠  金沢大学, 先端宇宙理工学研究センター, 助教 (40467014)
深沢 泰司  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (60272457)
井岡 邦仁  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
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
研究実績の概要

MAXI, CALET, Swift, および Fermi を用いたブラックホール、中性子星、γ線バースト(GRB)など重力波関連天体の観測を継続しつつ、データ解析と理論研究、および装置開発を以下の通り進めた。LIGO-Virgo-KAGRA重力波第3期観測(O3)の全重力波事象に対してX線・γ線放射は検出されず、その結果をミッションごとに発表した。MAXIは、ブラックホール連星候補天体MAXI J1848-015、MAXI J0903-531、MAXI J1803-298を発見した。MAXIからNICERへISS上で新星情報を伝達し、発見10分後からX線追観測を行うシステムOHMAN(On-orbit Hook-up of MAXI and NICER)を開発しISSに装備した。GRBの観測も各ミッションで継続し、GCN、論文等で検出を報告した。また、GW/GRB170817と同様の光度曲線を持つ過去のγ線バーストを解析し、コクーン放射の兆候を見出した。M51銀河にある超高光度X線源(ULX)の一つから周期的なディップ現象を発見し、ULXを含む銀河系外X線連星カタログを構築した。理論研究では、γ線バーストの残光からジェットの形状を求め、連星中性子星合体イベントGW170817へ適用したこと、連星中性子星合体後に飛び散った物質が、再び中心のブラックホールに降着することで、GW170817の数百日後に観測されているX線を説明するフォールバックモデルを提唱した。またFRBの起源が連星中性子星の場合に期待される電波残光の理論予想強度が現状のFRB残光探査による上限値と矛盾のないことを示し、CHIMEでの電波残光の予想検出数を計算した。さらにGRB位置決定用超小型衛星2機の打上げ、軟X線CMOSセンサーおよびその高速読み出しシステムの開発を進めた。

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

MAXIは運用の延長が認められ、X線連星やガンマ線バーストなどの突発現象に対して計画通りの探索を行っている。特にMAXI J0903-531はMAXIの4日間積分での検出限界強度での発見となった。また、CALET の運用延長が認められた。当初の予定通り、Fermi-LATによる観測も進んでいる。Swift, CALET等各ミッションでのO3への対応観測の結果も次々に論文として出版された。世界に伍してタイムリーにフォールバックモデルを提唱することができた。また、r過程元素合成に対して制限を与えたのは我々だけであった。
また、既存のデータを用いた研究として、特に軟X線に高い感度をもつHETE衛星のデータを用いることで、コクーン放射を見出すことができ、現在の理論から予想される結果と無矛盾となる結果を得た。現在論文を執筆中である。ULXは重力波天体の前段階天体の候補であるため、本カタログは今後の重力波天体の統計的研究の基本データベースの一つとなるもので、十分な進展があったといえる

今後の研究の推進方策

X線・γ線衛星ミッションMAXI、Swift,CALET、Fermi-LATを用いたX線連星やガンマ線バーストの監視と多波長観測を継続する。MAXIでは新たにOHMANを用いたNICERとの連携X線追観測も行う。MAXIの速報システムの改良を実装し、より暗い突発天体の自動速報を行う。LIGO-Virgo-KAGRA O4への準備も進める。各ミッション及び過去の衛星データの解析を進めて、GRB/GWイベントと関連を持つと思われるX線・ガンマ線放射を統計的にまとめる。ULXカタログの多波長追求観測をすすめ、その統計的性質を明らかにする。理論研究では、連星中性子星合体後のフォールバックした後にできるブラックホール降着円盤の進化も考えて、X線の光度進化を求める。連星中性子星合体の電波残光モデルの精密化を進めるとともに、繰り返すタイプのFRBの統計的性質についての探求を進める。

  • 研究成果

    (51件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 17件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] The Pennsylvania State University/NASA, Goddard Space Flight Center/SLAC(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      The Pennsylvania State University/NASA, Goddard Space Flight Center/SLAC
    • 他の機関数
      6
  • [国際共同研究] Max Planck Institute/GSI(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute/GSI
  • [国際共同研究] Eotvos University(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      Eotvos University
  • [国際共同研究] Ecole Normale Superieure(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Ecole Normale Superieure
  • [国際共同研究] University of British Columbia(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of British Columbia
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] MAXI and NuSTAR Observations of the Faint X-Ray Transient MAXI J1848-015 in the GLIMPSE-C01 Cluster2022

    • 著者名/発表者名
      Pike Sean N.、Negoro Hitoshi、Tomsick John A.、Bachetti Matteo、Brumback McKinley、Connors Riley M. T.、Garcia Javier A.、Grefenstette Brian、Hare Jeremy、Harrison Fiona A.、Jaodand Amruta、Ludlam R. M.、Mastroserio Guglielmo、Mihara Tatehiro、Shidatsu Megumi、Sugizaki Mutsumi、Takagi Ryohei
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 927 ページ: 190~190

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac5258

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Use of CHIME to Detect Long-duration Radio Transients from Neutron Star Mergers2022

    • 著者名/発表者名
      Shikauchi Minori、Cannon Kipp、Lin Haoxiang、Totani Tomonori、Shaw J. Richard
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 928 ページ: 72~72

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac540d

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Semianalytic Afterglow with Thermal Electrons and Synchrotron Self-Compton Emission2022

    • 著者名/発表者名
      Warren Donald C.、Dainotti Maria、Barkov Maxim V.、Ahlgren Bjoern、Ito Hirotaka、Nagataki Shigehiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 924 ページ: 40~40

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac2f43

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] J-GEM optical and near-infrared follow-up of gravitational wave events during LIGO’s and Virgo’s third observing run2021

    • 著者名/発表者名
      Sasada Mahito、Utsumi Yousuke、Itoh Ryosuke、Tominaga Nozomu、Tanaka Masaomi、Morokuma Tomoki、Ohgami Takayuki、Yoshida Michitoshi、Adachi Ryo、Hosokawa Ryohei、Iida Kota、Kawai Nobuyuki、Mamiya Hideo、Murata Katsuhiro L、Niwano Masafumi、Yatsu Yoichi et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2021 ページ: 05A104

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab007

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Comprehensive X-Ray Report on AT2019wey2021

    • 著者名/発表者名
      Yao Yuhan、Kulkarni S. R.、Gendreau K. C.、Enoto Teruaki、\Negoro Hitoshi、Kawai Nobuyki、Mihara Tatehiro、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 920 ページ: 121~121

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac15f8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Peculiar X-Ray Transient Swift J0840.7-3516: An Unusual Low-mass X-Ray Binary or a Tidal Disruption Event?2021

    • 著者名/発表者名
      Shidatsu Megumi、Iwakiri Wataru、Negoro Hitoshi、Mihara Tatehiro、Ueda Yoshihiro、Kawai Nobuyuki、Nakahira Satoshi、Kennea Jamie A.、Evans Phil A.、Gendreau Keith C.、Enoto Teruaki、Tombesi Francesco
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 910 ページ: 144~144

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abe6a1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Prospects of newly detecting nearby star-forming galaxies by the Cherenkov Telescope Array2021

    • 著者名/発表者名
      Shimono Naoya、Totani Tomonori、Sudoh Takahiro
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 506 ページ: 6212~6222

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2118

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simulations of expected signal and background of gamma-ray sources by large field-of-view detectors aboard CubeSats2021

    • 著者名/発表者名
      Gabor Galgoczi, Masanori Ohno, Tsunefumi Mizuno, Yasushi Fukazawa, Hiromitsu Takahashi, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems

      巻: 7 ページ: 028004

    • DOI

      10.1117/1.JATIS.7.2.028004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fermi Large Area Telescope Performance after 10 Years of Operation2021

    • 著者名/発表者名
      Ajello M.、Fukazawa Y.、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 256 ページ: 12~12

    • DOI

      10.3847/1538-4365/ac0ceb

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Binary Comb Models for FRB 1211022021

    • 著者名/発表者名
      Wada Tomoki、Ioka Kunihito、Zhang Bing
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 920 ページ: 54~54

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac127a

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fallback Accretion Halted by R-process Heating in Neutron Star Mergers and Gamma-Ray Bursts2021

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki Wataru、Kiuchi Kenta、Ioka Kunihito、Wanajo Shinya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 922 ページ: 185~185

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac23d9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fallback Accretion Model for the Years-to-decades X-Ray Counterpart to GW1708172021

    • 著者名/発表者名
      Ishizaki Wataru、Ioka Kunihito、Kiuchi Kenta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 916 ページ: L13~L13

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac1120

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neutron conversion-diffusion: a new model for structured short gamma-ray burst jets compatible with GRB 1708172021

    • 著者名/発表者名
      Preau Edwan、Ioka Kunihito、Meszaros Peter
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 503 ページ: 2499~2513

    • DOI

      10.1093/mnras/stab652

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Statistical modelling of the cosmological dispersion measure2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Ryuichi、Ioka Kunihito、Mori Asuka、Funahashi Koki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 502 ページ: 2615~2629

    • DOI

      10.1093/mnras/stab170

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Swift UVOT follow-up of gravitational wave alerts in the O3 era2021

    • 著者名/発表者名
      Oates S R、Marshall F E、Sakamoto T、et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 507 ページ: 1296~1317

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2189

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evidence of Extended Emission in GRB 181123B and Other High-redshift Short GRBs2021

    • 著者名/発表者名
      Dichiara S.、Troja E.、Beniamini P.、O’Connor B.、Moss M.、Lien A. Y.、Ricci R.、Amati L.、Ryan G.、Sakamoto T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 911 ページ: L28~L28

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abf562

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] tale of two mergers: constraints on kilonova detection in two short GRBs at z~0.52021

    • 著者名/発表者名
      O'Connor, B., Troja, E., Kawai, N., Sakamoto, T. et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 502 ページ: 1279-1298

    • DOI

      10.1093/mnras/stab132

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the nature of the anomalous event in 2021 in the dwarf nova SS Cygni and its multi-wavelength transition2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Mariko、Yamada Shinya、Negoro Hitoshi、Shidatsu Megumi、Mihara Tatehiro、et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 ページ: 1262~1279

    • DOI

      10.1093/pasj/psab073

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] GRB 191016A: A Long Gamma-Ray Burst Detected by TESS2021

    • 著者名/発表者名
      Smith Krista Lynne、Ridden-Harper Ryan、Fausnaugh Michael、Daylan Tansu、Omodei Nicola、Racusin Judith、Weaver Zachary、Barclay Thomas、Veres Peter、Kann D. Alexander、Arimoto Makoto
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 911 ページ: 43~43

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abe6a2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Global Numerical Model of the Prompt Emission in Short Gamma-ray Bursts2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Hirotaka、Just Oliver、Takei Yuki、Nagataki Shigehiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 918 ページ: 59~59

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0cf9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Monte Carlo simulations of fast Newtonian and mildly relativistic shock breakout from a stellar wind2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Hirotaka、Levinson Amir、Nakar Ehud
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 499 ページ: 4961~4971

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3125

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 超小型衛星群による重力波対応天体探査計画CAMELOT2022

    • 著者名/発表者名
      大野雅功
    • 学会等名
      超小型衛星利用シンポジウム2022
    • 国際学会
  • [学会発表] GRB observations by Cubesat GRBAlpha~VZLUSAT-2~beyon2022

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ohno
    • 学会等名
      Fermi-LAT Collaboration meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Subaru ToO Observations of Short-duration GRB 210704A and GRB 211023B2022

    • 著者名/発表者名
      Taka0ri Sakamoto
    • 学会等名
      Subaru Users Meeting FY 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] MAXI/GSC が検出した 2021 年度後半の突発現象2022

    • 著者名/発表者名
      根來均
    • 学会等名
      日本天文学会 2022年春季年会
  • [学会発表] 2021 年にMAXIが発見した新天体と突発現象2022

    • 著者名/発表者名
      根來均
    • 学会等名
      第22回 宇宙科学シンポジウム
  • [学会発表] Fermi and Swift Observations of GRB 190114C: Tracing the Evolution of High-Energy Emission from Prompt to Afterglow2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto Arimoto
    • 学会等名
      Ninth International Fermi Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙軟X線観測に向けたCMOSイメージセンサーの性能評価と高速読み出しシステム開発2022

    • 著者名/発表者名
      荻野直樹
    • 学会等名
      2021年 第82回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] Monte Carlo simulations of fast Newtonian and mildly relativistic shock breakout from a stellar wind2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕貴
    • 学会等名
      日本天文学会2022春季年会
  • [学会発表] Three-dimensional relativistic hydrodynamic simulation of gamma-ray burst jet propagation2022

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      Gravitational wave physics and astro0my: Genesis
    • 国際学会
  • [学会発表] 核ガンマ線を用いた銀河系内中性子星連星合体残骸の探査2021

    • 著者名/発表者名
      寺田幸功
    • 学会等名
      中性子星の観測と理論・研究活性化ワークショップ
  • [学会発表] 中性子星連星合体イベントのガンマ線残光の探査2021

    • 著者名/発表者名
      寺田幸功
    • 学会等名
      研究会「中性子星・超新星残骸及び関連天体」 ~興味ある課題を徹底討論~
  • [学会発表] Fast Radio Bursts2021

    • 著者名/発表者名
      井岡邦仁
    • 学会等名
      第10回観測的宇宙論ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] High-Energy Astrophysics2021

    • 著者名/発表者名
      井岡邦仁
    • 学会等名
      NAOJ Future Planning Symposium 2021 ~Thinking about Future Plans Across Wavelengths~
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高エネルギー宇宙物理学2021

    • 著者名/発表者名
      井岡邦仁
    • 学会等名
      第23回 理論天文学宇宙物理学懇談会シンポジウム「挑戦的アイデアで広げる宇宙物理の可能性」
    • 招待講演
  • [学会発表] MAXI/GSC が検出した 2021 年度前半の突発現象 _ X 線新星 MAXI J0903-531と MAXI J1803-298 の発見2021

    • 著者名/発表者名
      根來均
    • 学会等名
      日本天文学会 2021年秋季年会
  • [学会発表] ショートガンマ線バーストジェットからの 光球面放射の輻射輸送計算2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕貴
    • 学会等名
      日本天文学会2021春季年会
  • [学会発表] Numerical Simulations of Photospheric Emission in GRBs2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕貴
    • 学会等名
      The Sixteenth Marcel Grossmann Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The photospheric origin of Ep-Lp and Ep-Eiso correlations in GRBs2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕貴
    • 学会等名
      The Sixteenth Marcel Grossmann Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relativistic radiation mediated shocks in photon starved regime2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕貴
    • 学会等名
      日本天文学会2021秋季年会
  • [学会発表] MAXI/GSCによる 銀河系ハローのBH連星MAXI J0637-430の発見と、2019年度後半の突発現象2020

    • 著者名/発表者名
      三原建弘
    • 学会等名
      日本天文学会 2020年春季年会
  • [学会発表] 相対論的輻射媒介衝撃波の第一原理計算2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕貴
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会2020
  • [学会発表] Astrophysical plasma jet2020

    • 著者名/発表者名
      水田晃
    • 学会等名
      Workshop on Laboratory Astrophysics: 0vel Development in 0nlinear Plasma Physics with Lasers
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical and Near Infrared 5-Band Simultaneous Camera of the IRSF1.4m Telescope for Observing Electromagnetic Counterparts to Gravitational Wave Sources2020

    • 著者名/発表者名
      森鼻久美子
    • 学会等名
      The Fourth Annual Area Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 重力波電磁波対応天体観測の可視2バンド同時観測カメラの開発2020

    • 著者名/発表者名
      森鼻久美子
    • 学会等名
      2020年度IRSF研究会

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公開日: 2023-12-25  

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