| 研究課題/領域番号 |
19K21054
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
小林 翔悟 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 助教 (80822999)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 超高光度X線源 / X線 / ブラックホール / 中性子星 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、太陽の100-1000倍の質量を持つ中間質量ブラックホールの有力候補である超高光度X線源 (ULX) の放射機構およびその周辺環境を、X線のスペクトルおよび電波放射の分布から明らかにする。X線帯域においては超巨大質量ブラックホールで使用されていた解析手法をULXに適用することで、そのX線スペクトルを構築する放射源のうち、時間的に変動するものからのスペクトルと、時間的に安定なものからのスペクトル形状を特定することに成功した。これにより、縮退していた物理モデルに大きな制限を設けることができ、謎に満ちていたULXの放射機構や周辺環境を理解が大きく進むことになる。
昨年度は、「一部のULXの中心天体がブラックホールではなく中性子星である」という新事実が発覚し、ULXの中心天体は全てブラックホールであるという作業仮説が覆ってしまった。しかし本年度はこれを逆手に取り、本課題で用いている解析手法を中心天体の質量が判明している中性子星ULXに適用することで、中心天体の質量推定手法の「較正」を行い、推定精度の向上を行った。NGC 300 ULX-1とNGC 1313 X-2呼ばれる中性子星を中心に持つULXについて解析手法を適用し、前者では中性子星の強力な磁場に補足され天体の自転にともない変化する降着流からのX線スペクトルの形状と、周りに形成されているであろう時間的に安定な降着円盤からの放射スペクトルの分離に成功した。また後者からも同様に、降着円盤からの放射と思われる成分の分離に成功している。特に磁場に補足されている降着流は、少なくとも２つ以上の放射領域を持つことが新たに判明した。これは、数値シミュレーションによる研究が主であった中性子星ULX周辺の降着流の幾何学構造に、新たに観測的な面からの制約を与える結果であり、これを論文にとりまとめている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
刻一刻と変化する新型コロナウイルスの感染状況に合わせて、リモートおよび対面式を両立した新たなスタイルの構築にエフォートを割かざるを得なかったことがまず上げられる。また今回新たに得られた結果を論文に取りまとめている過程で、複数の研究者から解析の系統誤差に関する複数の指摘を受けた。これの評価が想定以上に難航しており、進捗は当初の研究計画よりもやや遅れいている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現状での課題は、上記でも述べたように、得られた解析結果の系統誤差の評価と、それを含めた結果から妥当性のある物理描像を導き出すことである。前者については、今回用いている解析手法を最初に活動銀河核に取り入れた研究者と結果を精査することにより、効率的に進めていく。既に論文に対して建設的な指摘を得られており、大きな進捗が得られることが期待される。一方で後者については、中性子星の磁場や強力な重力場での複雑な流体力学が絡む問題であり、数値シミュレーションによる理論的な研究や、中性子星の降着物理を専門としている研究者との連携が必要不可欠である。こちらについても既に取りまとめた論文に対して議論を進めており、これを取り込むことで今年度には一定の成果を得られることが期待される。
また電波とX線の複合的な研究も進めていく。既にALMA望遠鏡による電波による他の銀河に付随する分子雲の観測のデータの解析をすすめており、これとこの度新たに更新されたX線源カタログとの相関を取ることで、孤立したブラックホールという全く新たな方向性による中間質量ブラックホールの探査を行う。まずはX線・電波ともにデータが豊富な、M83やNGC 300などの渦巻銀河を対象に進めていく予定である。分子雲の分布と相関しているX線源のうち、カタログで正体が不明なものについて選択的にX線スペクトルを抽出し、それらを足し合わせて解析することで、そこに含まれる天体の主な種族を推定する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
先述したように、新型コロナウイルスによる影響とその対策によってエフォートが減少してしまったのに加えて、本来は昨年度内に投稿予定であった論文に対して、その結果の系統誤差に関する指摘を複数受け、その評価に想定以上の時間がかかってしまったことが主な理由である。また現地で開催されると昨年度想定していた研究会も、未だほとんどがリモート開催であり、旅費が全く使用されなかったことも挙げられる。上記の論文は年度内の投稿の目処が立っており、また一部の研究会は現地での開催が予定されているため、そちらへの投稿費と旅費に使用する予定である。
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