超新星残骸のＸ線および可視光観測で迫るIa型超新星の親星と最大光度の関係

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17673
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 勝田 哲 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50611034)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 超新星残骸 / Ｘ線観測

研究実績の概要

全ての重い恒星(太陽の８倍以上重い恒星)は進化の最終段階で重力崩壊するが、その後は(1)華々しく超新星爆発を引き起こすか、(2)爆発せずに静かにブラックホールに潰れ込むかの二手に分かれると考えられている。爆発の成否を左右する最重要パラメータの一つが爆発元の星「親星」の質量である。そのため、どの質量範囲の星が爆発に至るのかを特定することが、現代宇宙物理学の重要課題となっている。
我々は、天の川銀河および隣の銀河であるマゼラン星雲内に存在する重力崩壊型超新星残骸の親星の質量分布を初めて導出した。得られた親星質量分布は、標準的なサルピーターIMFと一致した。これは、大質量星は全て超新星爆発を起こしていることを意味する。また、近年有力になりつつある「17-25太陽質量の恒星は爆発せずにブラックホールに潰れ込む」とする仮説と食い違っており、非常に興味深い。なお、親星質量導出においては、元素組成比を恒星・超新星元素合成モデルと比較する手法を適用したが、従来のように全ての元素組成比のバランスを取るのではなく、Si/Fe比のみに注目する必要があることを指摘した。これは、今後の研究でも考慮されるべき重要な新視点である。本結果は、査読論文としてまとめるとともに、国際会議で２回報告した。

この他、XMM-Newton/RGSによる高分散スペクトル解析からは、(1)白鳥座ループ超新星残骸南西端に位置する輝点構造のから電荷交換反応由来のX線を検出、(2) ティコの超新星残骸の南東に位置する構造に酸素が豊富に含まれることを明らかにするなど、多岐にわたる成果を上げた。

研究成果

• [雑誌論文] High Forbidden-to-resonance Line Ratio of O VII Discovered from the Cygnus Loop (2019)
  • 著者名/発表者名: Uchida, H.; Katsuda, S.; Tsunemi, H.; Mori, K.; Gu, L.; Cumbee, R. S.; Petre, R.; Tanaka, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf8a6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., et al., including Katsuda, S. as a 92nd author
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.2.021402
  • 査読あり / 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: Hitomi Collaboration, including Katsuda, S. as a 66th author
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/pasj/psy027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vortical Amplification of the Magnetic Field at an Inward Shock of Supernova Remnant Cassiopeia A (2018)
  • 著者名/発表者名: Fraschetti, F.; Katsuda, S.; Sato, T.; Jokipii, J. R.; Giacalone, J.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 120 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.251101
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Concept of the X-ray Astronomy Recovery Mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Tashiro, M., et al. including Katsuda, S. as a 91st author
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10699 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1117/12.2309455
  • 国際共著
• [雑誌論文] Progenitor Mass Distribution of Core-collapse Supernova Remnants in Our Galaxy and Magellanic Clouds Based on Elemental Abundances (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, Satoru; Takiwaki, Tomoya; Tominaga, Nozomu; Moriya, Takashi J.; Nakamura, Ko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 863 ページ: 1-9
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad2d8
  • 査読あり
• [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: Hitomi Collaboration, including Katsuda, S. as a 66th author
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1093/pasj/psy118
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Probing Supernova Progenitors from Observations of Supernova Remnants (2019)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, Satoru
  • 学会等名: 10th DTA Symposium: Stellar deaths and their diversity
  • 招待講演
• [学会発表] X線天文衛星「すざく」による大規模太陽フレアループ中のプラズマ元素組成比の測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 勝田 哲ほか
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Observations of X-Ray Emission from Thin-Thermal Plasmas in Supernova Remnant (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, Satoru
  • 学会等名: Collaborative Conference on Plasma Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hα Polarization Measurements of Tycho’s Eastern Limb with the Subaru FOCAS (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: SKA Workshop “The Power of Faraday Tomography: towards 3D Mapping of Cosmic Magnetic Fields”
  • 国際学会
• [学会発表] Two Distinct-Absorption X-Ray Components from Type IIn Supernovae: Evidence for Asphericity in the Circumstellar Medium (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: XMM-Newton Workshop 2018 “Time-Domain Astronomy: A High Energy View”
  • 国際学会
• [学会発表] SNR View on SN Ia Progenitors (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S.
  • 学会等名: 15th Marcel Grossmann Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Subaru Observations of Hα Filaments of the Cygnus Loop and Tycho’s Supernova Remnants (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: 42nd COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Progenitor Mass Distribution of Core-Collapse Supernova Remnants in Our Galaxy and Magellanic Clouds (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: IWARA2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Establishing Charge Exchange X-Ray Emission from Supernova Remnants with Athena’s X-IFU (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: Exploring the Hot and Energetic Universe: The second scientific conference dedicated to the Athena X-ray observatory
  • 国際学会
• [学会発表] Progenitor Mass Distribution of Core-Collapse Supernova Remnants in Our Galaxy and Magellanic Clouds based on Elemental Abundances (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: Massive Stars and Supernovae 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Elemental Abundances for Huge Solar Flares Measured with Suzaku’s XIS (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., et al.
  • 学会等名: New eyes on X-ray astrophysical objects with Japanese and Chinese observatories
  • 国際学会