X線高分解能分光観測によるIa型超新星の多様性起源の探査

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04009
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 寺田 幸功 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (90373331)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: Ia 型超新星 / X線分光観測 / X線分光撮像衛星XRISM

研究実績の概要

本研究は、Ia型超新星の多様性の起源を解明すべく、研究期間中に稼働するX線分光撮像衛星XRISMによる過去最高のX線分光能力を最大限に活かし、爆発前の親星である白色矮星連星の重力ポテンシャルの高精度計測や、爆発直後の高温プラズマ分光による精密ドップラー計測、および、爆発後の残骸のプラズマ診断を行うテーマである。具体的には、課題i) 白色矮星連星のX線分光を通じた sub-Chandrasekhar 質量の重い白色矮星の探査、課題ii) Ia型超新星の爆発直後での即時分光観測による親星の同定（55Fe 輝線を用いたSD/DD分別）と輝線のドップラー計測による非対称性の診断、課題iii) Ia型超新星残骸の高温プラズマの高分解能分光観測によるプラズマ診断を用いた SD/DD分別と撮像観測による非対称性の診断、および、課題 iv) X線分光撮像衛星XRISMの観測性能強化の４課題を実施する研究となっている。
課題初年度となった令和二年度は、XRISM衛星の稼働に備え、X線衛星データ解析の環境を整備し、XRISM衛星の Performance Verification 期における白色矮星の観測や超新星の即時観測の提案を行った。これらは課題i)ii)の準備研究となる。申請者が提案した強磁場白色矮星の高温プラズマ診断の課題は、優先度の高い観測として受理された。また重力崩壊型の超新星 SN1987A のプラズマ診断を通じた親星推定や非平衡プラズマ診断の課題も、申請者が提案し、優先度の高い観測として受理されている。また課題iii)のための超新星残骸の提案もXRISM科学観測チームのメンバーと協力し、複数受理されるに至っている。
また、打ち上げ前に、XRISM衛星の観測性能を強化すべく、科学運用の準備として、JAXAやNASA の研究者と協力し、地上での衛星データ処理ソフトウェアの開発検証や、公開Webページの設計等を行い、国際会議で発表した。

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

課題初年度となった令和二年度は、COVID-19 の影響を受け、研究者との交流が制限されたものの、遠隔開催での会議にシフトすることで、本研究課題は滞りなく進める事ができた。X線分光撮像衛星XRISMの稼働後のX線分光観測に向けた準備作業として、「研究実績の概要」に述べた観測提案を行ったが、我々の提案が評価され、無事に採択に至っている。また、X線分光解析のための環境整備も、予定通りのスペックの計算機が購入でき、問題無く解析環境も構築できている。以上から、「おおむね順調に進展している」と判断した。
COVID-19 の影響で海外渡航が出来なくなったため、予定していた旅費は翌年度に繰り越すこととした。なお、予定していた国際会議は遠隔開催となったため、他研究者とのコミュニケーションには問題はなかった。

今後の研究の推進方策

令和三年度もCOVID-19 の影響は続くが、引き続き、X線分光撮像衛星XRISMの稼働後のX線分光観測に向けた準備作業(課題iv)を進めると共に、現在稼働中のX線衛星を用いて課題iii) を実施する予定である。令和四年度にXRISMが稼働した後は、予定通り、課題i),ii)およびiii)を実施することとする。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19の影響で旅費(国際X線衛星較正コンソーシアムや研究打ち合わせ)を使用できなかったため次年度使用とした。

次年度も引き続き COVID-19 の影響が続き旅費使用が制限される場合でも、可能な限りリモートでの打ち合わせを実施すると共に、予定していた旅費予定分は、衛星データ用の計算機の増強に充てる。なお、もともと計画していたデータストレージは予定通り購入する。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/GSFC/Harvard-Smithsonian CfA/University of Wisconsin(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/GSFC/Harvard-Smithsonian CfA/University of Wisconsin
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Canadian Space Agency/Canadian Light Source Inc.(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: Canadian Space Agency/Canadian Light Source Inc.
• [国際共同研究] ESA(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: ESA
• [国際共同研究] SRON(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: SRON
• [国際共同研究] University of Durham(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Durham
• [雑誌論文] Detection of the hard X-ray non-thermal emission from Kepler's supernova remnant (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagayoshi Tsutomu, Bamba Aya; Katsuda Satoru, Terada Yukikatsu
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 ページ: 302-312
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detail plans and preparations for the science operations of the XRISM mission (2020)
  • 著者名/発表者名: Terada Y., Holland M., Loewenstein M., Tashiro M., and other 34 authors
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11444 ページ: id. 114445E
  • DOI: 10.1117/12.2560861
  • 国際共著
• [雑誌論文] The XRISM science data center: optimizing the scientific return from a unique x-ray observatory (2020)
  • 著者名/発表者名: Loewenstein M., Hill R. S., Holland M. P., Miller E. D., and Terada Y.(11th), and other 34 authors
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11444 ページ: id. 114445D
  • DOI: 10.1117/12.2560840
  • 国際共著
• [雑誌論文] Planning in-flight calibration for XRISM (2020)
  • 著者名/発表者名: Miller E. D., Sawada M., Guainazzi M., Simionescu A., and Terada Y.(21th), and other 33 authors
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11444 ページ: id. 1144426
  • DOI: 10.1117/12.2561608
  • 国際共著
• [雑誌論文] Status of x-ray imaging and spectroscopy mission (XRISM) (2020)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M., Maejima H., Toda K., Kelley R., and Terada Y.(19th), and other 88 authors
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11444 ページ: id. 1144422
  • DOI: 10.1117/12.2565812
  • 国際共著
• [雑誌論文] Origin of the in-orbit instrumental background of the Hard X-ray Imager onboard Hitomi (2020)
  • 著者名/発表者名: Hagino K., Odaka H., Sato G., Sato T., and Terada Y.(39th), and other 40 authors
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes Instruments and Systems 巻: 6 ページ: id. 046003
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.6.4.046003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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: id.178
  • DOI: 10.1007/s10509-020-03891-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Theoretical Estimations and Observational Systematic Survey of R-process Gamma-rays from Galactic Kilonova Remnants (2021)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu , Miwa Yuya , Fujimoto Sihichiro , Katsuda Satoru , Bamba Aya , Yamazaki Ryo
  • 学会等名: 43rd COSPAR Scientific Assembly Session E1.6 X- AND GAMMA-RAY COUNTERPARTS OF NEW TRANSIENTS IN THE MULTIMESSENGER ERA
  • 国際学会
• [学会発表] XRISM 衛星科学運用に向けた準備進捗２０２０年度 (2021)
  • 著者名/発表者名: 寺田幸功 , 田代信 , 高橋弘充 , 信川正順 , 水野恒史 , 宇野伸一郎 , 久保田あや , 中澤知洋 , 渡辺伸 , 飯塚亮 , 佐藤理江 , 林克洋 , Baluta Chris , 海老沢研 , 江口智士 , 深沢泰司 , 勝田哲 , 北口貴雄 , 小高裕和 , 大野雅功 , 太田直美 , 志達めぐみ , 菅原泰晴 , 谷本敦 , 寺島雄一 , 坪井陽子 , 内田悠介 , 内山秀樹 , 山内茂雄
  • 学会等名: 第21回宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] Detail plans and preparations for the science operations of the XRISM mission (2020)
  • 著者名/発表者名: Terada Y., Holland M., Loewenstein M., Tashiro M., and other 34 authors
  • 学会等名: SPIE Space Telescopes and Instrumentation 2020: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 国際学会
• [学会発表] The XRISM science data center: optimizing the scientific return from a unique x-ray observatory (2020)
  • 著者名/発表者名: Loewenstein M., Hill R. S., Holland M. P., Miller E. D., and Terada Y.(11th), and other 34 authors
  • 学会等名: SPIE Space Telescopes and Instrumentation 2020: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 国際学会
• [学会発表] Planning in-flight calibration for XRISM (2020)
  • 著者名/発表者名: Miller E. D., Sawada M., Guainazzi M., Simionescu A., and Terada Y.(21th), and other 33 authors
  • 学会等名: SPIE Space Telescopes and Instrumentation 2020: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 国際学会
• [学会発表] Status of x-ray imaging and spectroscopy mission (XRISM) (2020)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M., Maejima H., Toda K., Kelley R., and Terada Y.(19th), and other 88 authors
  • 学会等名: SPIE Space Telescopes and Instrumentation 2020: Ultraviolet to Gamma Ray
  • 国際学会