近傍系外銀河の超新星残骸に付随する星間雲

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14758
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 佐野 栄俊 国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (50739472)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 超新星残骸 / 宇宙線 / ALMA / ASTE / X線・ガンマ線 / 大マゼラン雲 / 小マゼラン雲 / M33

研究実績の概要

本研究は、近傍系外銀河のX線超新星残骸における衝撃波-星間雲相互作用の研究を通して、宇宙線電子加速機構の一般的描像の獲得を目的とする。本年度は、電波望遠鏡 Mopra/ASTE/ALMA で得られた観測データの解析、および成果の取りまとを中心に進めた。主な成果は以下の通りである。
[1] 大マゼラン雲の超新星残骸 N132D について、ALMA/ASTE による CO(J=1-0,3-2) データを解析した。結果として、X線シェルの縁または内部に位置する９個の分子雲を特定した。これらは CO J=3-2/1-0 強度比の有意な上昇を示すことから、衝撃波加熱された分子雲であると結論した。Ｘ線スペクトル解析から求めた星間吸収柱密度や電離パラメータは、当該分子雲が衝撃波に完全に飲み込まれていると考えて矛盾せず、宇宙線陽子の標的として機能することを示唆する。そのためガンマ線光度との比較を通して、被加速陽子のエネルギーを ~0.5-3.8x10^49 erg と見積もった。当該研究成果は査読付き主著論文として出版済みである (Sano et al. 2020, ApJ, 902, 53)。
[2] 小マゼラン雲およびM33に位置する超新星残骸17個について、ALMAによるCO(J=2-1)データを解析した。結果として、少なくとも半数で付随分子雲候補を検出した。ASKAP HI との比較により、水素原子ガスの膨張運動も捉えることができた。これは超新星爆発前の母天体からの恒星風や質量降着風によって形成されると考えられるため、星間雲の付随に対する補助的証拠を与える。成果は査読付き欧文誌として準備中である。
なお本研究は、同研究代表者の基盤研究Ｂ「ALMA電波干渉計で探る超新星残骸の宇宙線加速機構」が採択されたため中途終了としたが、研究計画の一部は基盤研究Ｂとして引き続き推進していく予定である。

研究成果

• [国際共同研究] The University of Adelaide/Western Sydney University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: The University of Adelaide/Western Sydney University
• [国際共同研究] CfA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: CfA
• [雑誌論文] Intrusion of MeV-TeV Cosmic Rays into Molecular Clouds Studied by Ionization, the Neutral Iron Line, and Gamma Rays (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujita Yutaka、Nobukawa Kumiko K.、Sano Hidetoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 908 ページ: 136～136
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abce62
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Reveals a Cloud?Cloud Collision that Triggers Star Formation in the Small Magellanic Cloud (2021)
  • 著者名/発表者名: Neelamkodan Naslim、Tokuda Kazuki、Barman Susmita、Kondo Hiroshi、Sano Hidetoshi、Onishi Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 908 ページ: L43～L43
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abdebb
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CO Observations of Gamma-Ray Supernova Remnant N132D in the Large Magellanic Cloud: Possible Evidence for Shocked Molecular Clouds Illuminated by Cosmic-Ray Protons (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Plucinsky P. P.、Bamba A.、Sharda P.、Filipovic M. D.、Law C. J.、Alsaberi R. Z. E.、Yamane Y.、Tokuda K.、Acero F.、Sasaki M.、Vink J.、Inoue T.、Inutsuka S.、Shimoda J.、Tsuge K.、Fujii K.、Voisin F.、Maxted N.、Rowell G.、Onishi T.、Kawamura A.、Mizuno N.、Yamamoto H.、Tachihara K.、Fukui Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 902 ページ: 53～53
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abb469
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CO observations of a giant molecular cloud in M33: Evidence for high-mass star formation triggered by cloud-cloud collisions (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano Hidetoshi、Tsuge Kisetsu、Tokuda Kazuki、Muraoka Kazuyuki、Tachihara Kengo、Yamane Yumiko、Kohno Mikito、Fujita Shinji、Enokiya Rei、Rowell Gavin、Maxted Nigel、Filipovic Miroslav D、Knies Jonathan、Sasaki Manami、Onishi Toshikazu、Plucinsky Paul P、Fukui Yasuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 ページ: S62～S74
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa045
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CO Observations of the Gamma-Ray Supernova Remnant RX J1713.7-3946: Discovery of Shocked Molecular Cloudlets and Filaments at 0.01 pc Scales (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Inoue T.、Tokuda K.、Tanaka T.、Yamazaki R.、Inutsuka S.、Aharonian F.、Rowell G.、Filipovic M. D.、Yamane Y.、Yoshiike S.、Maxted N.、Uchida H.、Hayakawa T.、Tachihara K.、Uchiyama Y.、Fukui Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 904 ページ: L24～L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abc884
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional Kinematic Reconstruction of the Optically Emitting, High-velocity, Oxygen-rich Ejecta of Supernova Remnant N132D (2020)
  • 著者名/発表者名: Law Charles J.、Milisavljevic Dan、Patnaude Daniel J.、Plucinsky Paul P.、Gladders Michael D.、Schmidt Judy、Sravan Niharika、Banovetz John、Sano Hidetoshi、McGraw Jordan M.、Takahashi George、Orlando Salvatore
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 894 ページ: 73～73
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab873a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA Observations of Giant Molecular Clouds in M33. I. Resolving Star Formation Activities in the Giant Molecular Filaments Possibly Formed by a Spiral Shock (2020)
  • 著者名/発表者名: Tokuda Kazuki、Muraoka Kazuyuki、Kondo Hiroshi、Nishimura Atsushi、Tosaki Tomoka、Zahorecz Sarolta、Onodera Sachiko、Miura Rie E.、Torii Kazufumi、Kuno Nario、Fujita Shinji、Sano Hidetoshi、Onishi Toshikazu、Saigo Kazuya、Fukui Yasuo、Kawamura Akiko、Tachihara Kengo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 896 ページ: 36～36
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab8ad3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Element Stratification in the Middle-aged SN Ia Remnant G344.7-0.1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Kotaro、Yamaguchi Hiroya、Slane Patrick O.、Park Sangwook、Katsuda Satoru、Sano Hidetoshi、Lopez Laura A.、Plucinsky Paul P.、Kobayashi Shogo B.、Matsushita Kyoko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 897 ページ: 62～62
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab94a6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Near-infrared [Fe II] and H2 Line Mapping of the Supernova Remnant IC 443 with the IRSF/SIRIUS (2020)
  • 著者名/発表者名: Kokusho Takuma、Torii Hiroki、Nagayama Takahiro、Kaneda Hidehiro、Sano Hidetoshi、Ishihara Daisuke、Onaka Takashi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 899 ページ: 49～49
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab9cb3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shock-Cloud Interaction in the Southwestern Rim of RX J1713.7-3946 Evidenced by Chandra X-Ray Observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Sano Hidetoshi、Tsuru Takeshi Go
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 900 ページ: L5～L5
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abaef0
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA Observations of Giant Molecular Clouds in M33. II. Triggered High-mass Star Formation by Multiple Gas Colliding Events at the NGC 604 Complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Muraoka Kazuyuki、Kondo Hiroshi、Tokuda Kazuki、Nishimura Atsushi、Miura Rie E.、Onodera Sachiko、Kuno Nario、Zahorecz Sarolta、Tsuge Kisetsu、Sano Hidetoshi、Fujita Shinji、Onishi Toshikazu、Saigo Kazuya、Tachihara Kengo、Fukui Yasuo、Kawamura Akiko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 903 ページ: 94～94
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abb822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low X-ray Efficiency of a Young High-B Pulsar PSR J1208-6238 Observed with Chandra (2020)
  • 著者名/発表者名: Bamba Aya、Watanabe Eri、Mori Koji、Shibata Shinpei、Terada Yukikatsu、Sano Hidetoshi、Filipovic Miroslav D.
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 巻: 365 ページ: 178～183
  • DOI: 10.1007/s10509-020-03891-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New optically identified supernova remnants in the Large Magellanic Cloud (2020)
  • 著者名/発表者名: Yew M、Filipovic M D、Stupar M、Points S D、Sasaki M、Maggi P、Haberl F、Kavanagh P J、Parker Q A、Crawford E J、Vukotic B、Urosevic D、Sano H、Seitenzahl I R、Rowell G、Leahy D、Bozzetto L M、Maitra C、Leverenz H、Payne J L、 Park L A F、Alsaberi R Z E、Pannuti T G
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 500 ページ: 2336～2358
  • DOI: 10.1093/mnras/staa3382
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The formation of young massive clusters triggered by cloud-cloud collisions in the Antennae galaxies NGC4038/NGC4039 (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuge Kisetsu、Fukui Yasuo、Tachihara Kengo、Sano Hidetoshi、Tokuda Kazuki、Ueda Junko、Iono Daisuke、Finn Molly K
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 ページ: S35～S61
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing the star formation origin of gamma-rays from 3FHL J1907.0+0713 (2020)
  • 著者名/発表者名: Ergin T、Saha L、Bhattacharjee P、Sano H、Tanaka S J、Majumdar P、Yamazaki R、Fukui Y
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 501 ページ: 4226～4237
  • DOI: 10.1093/mnras/staa3817
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Studies of Gamma-ray Emission from Molecular and Atomic Clouds with CTA (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano, H., Fukui, Y.
  • 学会等名: COSPAR 2021: 43rd COSPAR Scientific Assembly (online)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 超新星残骸に付随する分子雲の[CI]観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: オンライン研究会「ALMA高周波バンドを用いた星形成研究を考える」
• [学会発表] ALMAによるガンマ線超新星残骸RX J1713.7-3946の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 井上剛志, 犬塚修一郎, 山根悠望子, 吉池智史, 早川貴敬, 立原研悟, 福井康雄, 徳田一起, 田中孝明, 内田裕之, 山崎了, 内山泰伸, Aharonian, F., Rowell, G., Filipovic, M. D., Maxted, N.
  • 学会等名: 日本天文学会2021年春季年会 (オンライン開催)
• [学会発表] 電波干渉計で探るフィラメント状分子雲の形成機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 徳田一起, 山根悠望子, 井上剛志, 犬塚修一郎, 立原研悟, 福井康雄
  • 学会等名: 日本天文学会2021年春季年会 (オンライン開催)
• [学会発表] 中性炭素輝線で探る低エネルギー宇宙線 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 低エネルギー宇宙線Workshop 2021 (オンライン開催)
• [学会発表] ALMA CO Observations of the Gamma-Ray Supernova Remnant RX J1713.7-3946: Discovery of Shocked Molecular Cloudlets and Filaments at 0.01 pc scales (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano, H., Inoue, T., Tokuda, K., Tanaka, T., Yamazaki, R., Inutsuka, S, Aharonian, F., Rowell, G., Filipovic, M., Yamane, Y., Yoshiike, S., Maxted, N., Uchida, H., Hayakawa, T., Tachihara, K., Uchiyama, Y., Fukui, Y.
  • 学会等名: ALMA/45m/ASTE Users Meeting 2020 (online)
• [学会発表] FUGIN の成果を軸とした超新星残骸研究の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: FUGIN & COMING リモート研究会 (オンライン開催)
• [学会発表] ALMA による TeV ガンマ線超新星残骸 N132D の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 山根悠望子, 柘植紀節, 立原研悟, 福井康雄, 徳田一起, 馬場彩, Plucinsky, P. P., Filipovic, M. D., Rowell, G., Voisin, F., 他 N132D プロジェクトチーム
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会 (オンライン開催)
• [学会発表] M33 における分子雲衝突と大質量星形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 分子雲衝突小研究会 2020 (オンライン開催)
• [学会発表] ALMA 電波干渉計による銀河系内超新星残骸観測の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 超新星残骸リモート研究会2020 (オンライン開催)
• [学会発表] 恒星風圧縮によるフィラメント状分子雲の形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: オンライン研究会「分子雲から原始星誕生までを追う~新時代の星形成モデル構築に向けて~」
• [学会発表] ALMA 電波干渉計によるガンマ線超新星残骸 RX J1713.7-3946 北西部の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 井上剛志, 徳田一起, 田中孝明, 山崎了, 犬塚修一郎, Aharonian, F., Rowell, G., Filipovic, M. D., 山根悠望子, 吉池智史, Maxted, N., 内田裕之, 早川貴敬, 立原研悟, 内山泰伸, 福井康雄
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学研究会2020 (オンライン開催)