X線分光を用いた大質量星の星風測定

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17667
• 研究機関: 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 菅原 泰晴 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 招聘研究員 (80611425)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 宇宙物理 / 大質量星 / X線天文学 / 質量放出 / 恒星進化

研究実績の概要

本研究では、「大質量星の進化の理解」を目指し、大質量星の質量放出率を進化段階ごとに明らかにすることを目的とし、進化末期段階のウォルフ・ライエ (WR) 星のX線分光観測を用いて、X線吸収量と光度の変化から大質量連星の質量放出率の測定を行った。

最終年度は、大質量連星WR125のSwiftとXMM-Newton衛星を用いた観測データを解析し、過去のX線観測データ(Einstein、ROSAT衛星)も用いて36年にわたる長期間のX線変動を初めて報告し、典型的な質量放出率でX線吸収量が説明できることを確認した。また、比較的連星周期の短い大質量連星WR25(周期208日)のX線観測データを用いて、スペクトル解析を行い、質量放出率を測定することができた。このWR125の解析では、X線吸収量の変化から連星の軌道傾斜角を制限することに初めて成功した。本研究手法により、質量放出率だけでなく、連星軌道に対する見かけの角度にも依存するが、軌道傾斜角に対しても制限可能であることがわかった。

星風衝突を起こしている楕円軌道の連星系のX線分光モニタリングによる質量放出率測定は、従来の電波・可視近赤外線観測と比べ、不定性が小さいという利点があった。３年間の研究によって、本研究手法を周期30日から10年に至る連星に対して適用し、質量放出率が十分な精度で測定できることを検証できた。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/GSFC(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/GSFC
• [国際共同研究] エディンバラ大学/シェフィールド大学/リーズ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: エディンバラ大学/シェフィールド大学/リーズ大学
• [国際共同研究] モントリオール大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: モントリオール大学
• [雑誌論文] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadayuki Takahashi, Motohide Kokubun, Kazuhisa Mitsuda, Richard L. Kelley, Takaya Ohashi, Felix Aharonian, Hiroki Akamatsu, Yasuharu Sugawara et al. (Hitomi Collaboration)
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: --
  • DOI: doi.org/10.1117/1.JATIS.4.2.021402
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Uchida, Takaaki Tanaka, Samar Safi-Harb, Masahiro Tsujimoto, Yukikatsu Terada, Aya Bamba, Yoshitomo Maeda, John P. Hughes, Yasuharu Sugawara et al. (Hitomi Collaboration)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 38-1~38-16
  • DOI: doi.org/10.1093/pasj/psy027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The 7-year MAXI/GSC X-Ray Source Catalog in the High Galactic Latitude Sky (3MAXI) (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamuro, Y. Ueda, M. Shidatsu, T. Hori, M. Morii, Y. Sugawara et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 238 ページ: 32-1～32-15
  • DOI: http://dx.doi.org/10.3847/1538-4365/aad1ef
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of polarized gamma-ray emission from the Crab nebula with the Hitomi Soft Gamma-ray Detector† (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Watanabe, Y. Uchida, H. Odaka, G. Madejski, K. Hayashi, T. Mizuno, R. Sato, Y. Yatsu, Y. Sugawara et al. (Hitomi Collaboration)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 113-1~113-19
  • DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psy118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 大質量星の電波観測への期待 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菅原泰晴
  • 学会等名: 茨城大学重点研究 研究会：「突発・変動現象の電波フォローアップ」
• [学会発表] 星風衝突Wolf-Rayet連星系WR 125のX線光度変動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 御堂岡拓哉, 菅原泰晴, 海老沢研
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] X線分光を用いたWolf‐Rayet連星系WR 25の星風測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅原泰晴
  • 学会等名: 日本天文学会2018年秋季年会
• [学会発表] PhoENiXへの期待：恒星フレアの視点から (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅原泰晴
  • 学会等名: 宇宙プラズマにおける粒子加速ワークショップ
• [学会発表] An X-ray study of Wolf-Rayet binaries (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuharu Sugawara
  • 学会等名: IAUS 346: High-mass X-ray binaries: illuminating the passage from massive binaries to merging compact objects
  • 国際学会