４４Ｔｉの合成量に基づいた対称・非対称な重力崩壊型超新星爆発の元素合成の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16J03448
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 佐藤 寿紀 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2018-03-31
• キーワード: X線天文学 / 超新星残骸

研究実績の概要

本研究の目的は、重力崩壊型超新星の 44Ti の合成量を調査することで、爆発モデルに伴う元 素合成過程を明らかにすることであり、その実現のために、実験・観測の両面から研究を進めている。
(1). Cassioepia AのX線観測に基づく観測研究 : 超新星残骸 Cassiopeia Aは重力崩壊型超新星であり、本研究の鍵を握る 44Ti からの崩壊ガンマ線が硬 X 線観測で発見されている数少ないサンプルである。今年度私は、その44Tiと同じ領域で生成されていると考えられる鉄からのX線放射に着目した研究を行った。
これまで、Cassiopeia A は、年々X 線放射が暗くなっていることが過去の観測でわかられている。この原因として、衝撃波が強い減速受けているという解釈が受け入れられてきた。一方で私は、この超新星残骸内に存在する鉄の放射を調べ、その放射も同様に暗くなっていることを発見した。そして、私は新たに、Cassiopeia A がX線減光の原因は、衝撃波の減速ではなく、熱的プラズマが断熱膨張することによって、冷却されていると結論づけた(Sato et al. 2017, ApJ誌)。
(2). 超精密 X 線分光衛星ひとみの開発 : 2016 年に打ち上げられたひとみ衛星に搭載された精密X線分光システムの望遠鏡部の地上・軌上較正試験、応答関数の構築を行った。中でも、望遠鏡を 8 × 8mm の小さな X 線 ビームでくまなく評価し、その詳細の情報を全て組み込む事で、高精度な応答関数を構築する手法を確立した(Sato et al. 2016, JATIS誌)。現在では、その手法で構築した応答関数を、全世界のひとみ衛星ユーザーか実際に使っており、X線カロリメータの観測の全ての科学成果の導出に用いられている。

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

ほぼ当初の計画に沿って研究を進めることができた。本年度計画していた、Cassiopeia Aの観測研究とひとみの望遠鏡開発の両研究で査読論文の発表が完了したため、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。

今後の研究の推進方策

2017年度は、もともとひとみ衛星を用いた超新星残骸の観測研究を行う予定であったが、そのひとみ衛星は運用を終了してしまった。しかし一方で、重力崩壊型超新星残骸として考えられているかに星雲とG21.5-0.9の精密X線分光観測に成功している。当初の予定とは異なるが、これらの解析を進めることで、研究成果をあげる。そして、現在ひとみ衛星の軌道上での性能評価を望遠鏡開発の立場で行なっているので、それらの研究も進める。また、チャンドラ衛星を用いた、Cassiopeia Aや他の超新星残骸の観測研究も進めているので、これらの成果もまとめ、投稿論文として発表することを目指す。

研究成果

• [国際共同研究] Rutgers University/NASA/GSFC(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Rutgers University/NASA/GSFC
• [雑誌論文] Multi-year X-ray variations of Iron-K and Continuum Emissions in the Young Supernoca Remnant Cassioeia A (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Sato, Yoshitomo Maeda, Aya Bamba, Satoru Katsuda, Yutaka Ohira, Ryo Yamazaki, Kuniaki Masai, Hironori Matsumoto, Makoto Sawada, Yukikatsu Terada, John P. Hughes & Manabu Ishida
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 836 ページ: 225-235
  • DOI: 10.3847/1538-4357/836/2/225
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Examining the anglar resolution of the ASTRO-H Soft X-ray Telescopes (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Kazuki Tomikawa, Naomichi Kikuch, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos, Hideyuki Mori, Takanori Izumiya and Sari Minami
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 2(4) ページ: 044001
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.2.4.044001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Hideyuki Mori, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Naomichi Kikuch, Sho Kurashima, Nozomi Nakaniwa, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 巻: 9905 ページ: 99053X
  • DOI: 10.1117/12.2232175
  • 国際共著
• [雑誌論文] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Kurashima, Akihiro Furuzawa, Toshiki Sato, Naomichi Kikuchi, Nozomi Nakaniwa, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takashi Okajima, Hideyuki Mori, Hironori Matsumoto, Keisuke Tamura, Kazunori Ishibashi, Takayuki Hayashi, Takuya Miyazawa, Masato Maejima, Shun Yoshikawa
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 巻: 9905 ページ: 99053Y
  • DOI: 10.1117/12.2231173
  • 国際共著
• [雑誌論文] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshitomo Maeda, Naomichi Kikuchi, Sho Kurashima, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Takashi Okajima, Hironori Matsumoto, Ikuyuki Mitsuishi, Shigetaka Saji, Toshiki Sato, Sasagu Tachibana, Hideyuki Mori, Finn Christensen, Nicolai Brejnholt, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 巻: 9905 ページ: 99053Z
  • DOI: 10.1117/12.2232727
  • 国際共著
• [学会発表] In-flight Calibration Status of the Soft X-ray Telescopes (SXTs) onboad the Hitomi Satellite (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Sato (on behalf of Hitomi’s SXT team)
  • 学会等名: 12th IACHEC meeting
  • 発表場所: アメリカ, オンタリオ
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-31
  • 国際学会
• [学会発表] ひとみ」衛星 SXS 精密X線分光器によるG21.5-0.9の熱的プラズマ放射の探査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤寿紀, 辻本匡弘、前田良知、森浩二、山口弘悦、馬場彩、他「ひとみ」コラボレーション
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] カシオペア A の逆行衝撃波の固有運動とスペクトル変動の調査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤寿紀, 勝田哲、馬場彩、石田學、前田良知
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] ひとみ (ASTRO-H) 搭載軟X線望遠鏡の Crab 観測による軌道上での性能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 倉嶋翔, 佐藤寿紀, 中庭望, 浅井龍太, 石田學, 前田良知, 飯塚亮, 上田周太朗, 岡島崇, 森英之, 林多佳由, 内田裕之、田中孝明、中嶋大、井上翔太、森浩二、信川正順
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] 「ひとみ(ASTRO-H)」搭載軟X線望遠鏡(SXT)の軌道上での有効面積の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中庭望, 佐藤寿紀, 倉嶋翔, 浅井龍太, 石田學, 前田良知, 飯塚亮, 上田周太朗, 内田裕之, 田中孝明, 中嶋大, 井上翔太, 森浩二), 信川正順, 岡島崇, 森英之, 林多佳由
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] Direct Ejecta Velocity Measurements of Tycho's Supernova Remnant (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Sato, John P. Hughes
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Hideyuki Mori, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Naomichi Kikuch, Sho Kurashima, Nozomi Nakaniwa, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos
  • 学会等名: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 発表場所: イギリス, エディンバラ
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Kurashima, Akihiro Furuzawa, Toshiki Sato, Naomichi Kikuchi, Nozomi Nakaniwa, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takashi Okajima, Hideyuki Mori, Hironori Matsumoto, Keisuke Tamura, Kazunori Ishibashi, Takayuki Hayashi, Takuya Miyazawa, Masato Maejima, Shun Yoshikawa
  • 学会等名: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 発表場所: イギリス, エディンバラ
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshitomo Maeda, Naomichi Kikuchi, Sho Kurashima, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Takashi Okajima, Hironori Matsumoto, Ikuyuki Mitsuishi, Shigetaka Saji, Toshiki Sato, Sasagu Tachibana, Hideyuki Mori, Finn Christensen, Nicolai Brejnholt, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga
  • 学会等名: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 発表場所: イギリス, エディンバラ
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] A kinematic study of Tycho’s supernova remnant (2016)
  • 著者名/発表者名: John P. Hughes & Toshiki Sato
  • 学会等名: Supernova Remnants: An Odyssey in Space after Stellar Death
  • 発表場所: ギリシャ, クレタ
  • 年月日: 2016-06-06 – 2016-06-11
  • 国際学会