高精度Ｘ線分光とガス形態から探る銀河団プラズマの統一描像

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16J02333
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 一戸 悠人 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• キーワード: 銀河団 / ICM

研究実績の概要

通信途絶以降、「ひとみ」衛星の新たなデータを得ることはできなくなった。その一方で、軟 X 線分光器 SXS を用いた銀河団観測という観点からは、ペルセウス座銀河団の初期観測という貴重なデータが存在する。絶対的なゲインの不定性に影響されるため最も難しい一方で、これまで得られなかったという点で最も重要な、ガスの運動情報を導出する「ひとみ」サイエンスチームを主導して、論文投稿準備を進めている。春の天文学会においてはチームを代表して発表を行った。
SXS の輝線感度を生かし、これまで論争を呼んでいた 3.5 keV 周辺のステライルニュートリノ起源の輝線に強い制限をつけるチームのメンバーとして、メリーランド大へ赴き、広範な議論を行った。議論の結果は Astrophysical Journal Letters 誌に出版された。
カロリメータをハードウェアという観点から深く理解するために、J-PARC を本拠地として行われているカロリメータを用いた原子核実験に参加している。J-PARC における基礎性能評価試験の結果は IEEE Transactions on Applied Superconductivity 誌に出版された。
Chandra アーカイブデータから銀河団ガスの物性を探るという観点から、Abell 3667 銀河団の深い観測データに目をつけ、cold front と言われる構造を詳細に研究し、銀河団ガスの実効的な粘性の上限値を見積もることに成功した。この結果は Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 誌に出版された。
また、次に観測すべきターゲットを選定し、XMM-Newton 衛星と Chandra 衛星でのプロポーザルに応募した。XMM のものに関してはすでに観測計画が採択された。

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

「ひとみ」衛星の通信途絶以降、新たなデータを得ることはできなくなった一方で、通信途絶以前に得られたデータはペルセウス座銀河団からのものであり、私はその初期データ解析を行っている。絶対的なゲイン不定性のため難易度が高いガス速度測定チームを主導しており、結果を投稿準備中である。これについては天文学会にて発表も行った。同データセットを用いたダークマター輝線探査チームの一員として広範な議論をした結果は Astrophysical Journal Letters 誌に出版された。
これに加え、カロリメータの物理をよりよく理解するために J-PARC で行なわれている TES カロリメータを用いた原子核実験に参加しており、テストランの結果は IEEE Transactions on Applied Superconductivity 誌に掲載された。
一方で、イメージ上の構造という観点からは、Chandra 衛星を用いた Abell 3667 銀河団の詳細な解析により、ICM の粘性に上限値をつけることに成功し、この結果は Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 誌に出版されたほか、国際会議にて発表も行った。来年度の観測ターゲットを選定した上で Chandra 衛星や XMM-Newton のプロポーザルに応募しており、XMM のものについてはすでに観測計画が採択されている。
また、銀河団の可視光観測の研究者と新たなコラボレーションを開始し、「ひとみ」のデータがこれ以上得られなくなった現在でも銀河団プラズマの理解に向けて様々な観点から研究を進めている。以上を鑑みると、「ひとみ」の通信途絶という予期せぬ事態を除けば、研究は概ね順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

前年度から継続して「ひとみ」衛星のデータを解析し、本年度中の出版を目指す。前年度に観測提案をしてあらたに採択されたデータについては詳細な解析を行う。また、Chandra や XMM-Newton 衛星によるアーカイブデータの、見込みのある特徴的な構造を選び出し、系統的に再解析を行う。得られた結果については、論文と国際会議にて発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Beamline test of a transition-edge-sensor spectrometer in preparation for kaonic-atom measurements (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, Y. Ichinohe (17/51), et al.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 27(4) ページ: pp1-5
  • DOI: 10.1109/TASC.2016.2646374
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi Constraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration: F. A. Aharonian et al. (including Y. Ichinohe)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 837(1) ページ: L15
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An azimuthally resolved study of the cold front in Abell 3667 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichinohe, A. Simionescu, N. Werner, T. Takahashi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 467(3) ページ: 3662-3676
  • DOI: 10.1093/mnras/stx280
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development and verification of signal processing system of avalanche photo diode for the active shields onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Ohno, Y. Ichinohe (25/47), et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in PhysicResearch Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 831 ページ: pp410-414
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.04.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Polarimetric Performance of a Si/CdTe Semiconductor Compton Camera for the Hitomi Satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Katsuta, I. Edahiro, S. Watanabe, H. Odaka, Y. Uchida, N. Uchida, T. Mizuno, Y. Fukazawa, K. Hayashi, S. Habata, Y. Ichinohe, T. Kitaguchi, M. Ohno, M. Ohta, H. Takahashi, T. Takahashi, S. Takeda, H. Tajima, T. Yuasa, M. Ito, and SGD team,
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in PhysicResearch Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 840 ページ: pp51-58
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.09.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: Tadayuki Takahashi, Yuto Ichinohe (73/270), et al.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 9905, Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray 巻: 9905 ページ: 99050U
  • DOI: 10.1117/12.2232379
  • 国際共著
• [雑誌論文] The soft gamma-ray detector (SGD) onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin Watanabe, Yuto Ichinohe (9/42), et al.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 9905, Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray 巻: 9905 ページ: 990513
  • DOI: 10.1117/12.2231962
  • 国際共著
• [学会発表] 「ひとみ」によるペルセウス座銀河団のガス速度測定: (1) 速度構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 一戸悠人、飯塚亮、井上翔太、上田周太朗、太田直美、北山哲、佐藤浩介、田中桂悟、田村隆幸、辻元匡弘、藤本龍一、前田良知、および「ひとみ」コラボレーション
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] Perseus velocity team status report (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuto Ichinohe on behalf of the Perseus velocity team
  • 学会等名: 16th ASTRO-H science meeting
  • 発表場所: Tokyo Metropolitan University
  • 年月日: 2017-02-13 – 2017-02-15
  • 国際学会