Ｘ線偏光観測で探る超新星残骸における粒子加速機構

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13J05448
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 武内 陽子 東京理科大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 超新星残骸 / 元素合成 / すざく衛星 / 爆発の種類判定

研究実績の概要

本研究の目的である超新星残骸(SNR)での粒子加速機構を探るために、我々が開発しているX線偏光装置を宇宙に設置する必要がある。しかし、このプロジェクトは予算超過のため、2014年度に一旦停止している。

本年度の学位取得のため、私は宇宙の元素の起源や成り立ちを探るために、遠方銀河にある超新星爆発の種類判定の方法を確立を目指した。具体的には、超新星爆発の種類には、Ia型と重力崩壊型の2つがあり、それぞれの爆発で合成される元素に違いがあることがわかっている。爆発の種類とその頻度を調べることは、我々の身近な元素の組成比の起源を調べることに繋がる。爆発後にみられるSNRは高温の薄いプラズマからなり、星を構成していた爆発噴出物の元素が放つX線を直接観測できることから、その元素の種類と量を調べることで、爆発の種類を特定することができる。爆発噴出物を正確に見積もるためには、爆風によって掃き集められる星間物質と爆発噴出物を空間的に切り分けることが重要だと考えられ、今まで空間分解能に優れたX線望遠鏡による観測が盛んに行われてきた。
本研究は、従来の方法とは違い、エネルギー分解能が十分にあれば、SNRの構造を空間分解しなくても、元素の生成量が爆発の種類ごとに違うことを活かして、爆発の種類の特定が可能ではないかという点に着目した。私は、大小マゼラン星雲のSNRのうち、X線観測衛星「すざく」のアーカイブデータを用いてスペクトルの系統解析を行い、その方法の検証を試みた。結果、爆発の種類の特定が難しいとされる古いSNR (年齢 >1万年) において、スペクトルの1 keV付近の輝線構造から古いSNRにおいても爆発噴出物の寄与が十分にあることを示し、そのスペクトルの特徴から爆発の種類の分類に成功した。この内容は博士論文としてまとめただけでなく、天文学会での口頭成果報告と、雑誌PASJへの論文掲載がされた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A systematic study of evolved supernova remnants in the large and small Magellanic Clouds with Suzaku (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoko Takeuchi, Hiroya Yamaguchi, and Toru Tamagawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pasj/psv127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for Thermal X-Ray Line Emission from the Synchrotron-dominated Supernova Remnant RX J1713.7-3946 (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoru Katsuda, Fabio Acero, Nozomu Tominaga, Yasuo Fukui, Junko S. Hiraga, Katsuji Koyama, Shiu-Hang Lee, Koji Mori, Shigehiro Nagataki, Yutaka Ohira, Robert Petre, Hidetoshi Sano, Yoko Takeuchi, Toru Tamagawa, Naomi Tsuji, Hiroshi Tsunemi, Yasunobu Uchiyama
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 814, 29 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1088/0004-637X/814/1/29
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 宇宙X線偏光観測のためのガス電子 増幅フォイルの性能調査 (2016)
  • 著者名/発表者名: 窪田めぐ, 武内陽子, Kevin Black, 榎戸輝揚, 早藤麻美, Joanne E. Hill, 岩切渉, Keith Jahoda, 北口貴雄, 西田和樹, 玉川徹
  • 学会等名: 日本物理学会 春季大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission (2015)
  • 著者名/発表者名: Megu Kubota, Yoko Takeuchi, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, et al.
  • 学会等名: International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors (MPGD 2015)
  • 発表場所: Torieste, Italy
  • 年月日: 2015-10-12 – 2015-10-15
• [学会発表] 電気パルスで変調駆動できる可搬型X線発生装置の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田和樹, 玉川徹, 岩切渉, 鈴木良一, 加藤英俊, 志岐成友, 武内陽子, 北口貴雄, 早藤麻美, 榎戸輝陽, 窪田恵
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2015-09-25 – 2015-09-28
• [学会発表] 「すざく」によるマゼラン星雲の古い超新星残骸の系統調査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武内陽子、山口弘悦、玉川徹
  • 学会等名: 日本天文学会 秋季大会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-14
• [学会発表] SPring-8におけるマイクロパターンガス偏光計の性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 早藤 麻美, 北口 貴雄, 岩切 渉, 玉川 徹, 窪田 恵, 西田 和樹, 武内 陽子, 榎戸 輝揚, 武井 大, 高山 裕貴
  • 学会等名: 日本天文学会 秋季大会
  • 発表場所: 甲南大学
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-14