ブラックホールX線新星の天体質量の推定と放射過程の包括的理解

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03620
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: ブラックホール / 中性子星 / ガンマ線バースト / 突発天体 / X線連星 / X線観測 / 全天X線監視装置 MAXI / 国際宇宙ステーション

研究実績の概要

国際宇宙ステーションに搭載された全天X線監視装置 MAXI（マキシ）のデータを用いて、本研究室で開発した突発天体発見システムにより、2023 年 3 月に新天体 MAXI J1834-021 を発見し、Astronomer's Telegram (ATel) に報告した。その後、同天体は、様々な波長で追観測が行われ、20 kpc 以上遠方のブラックホール天体である可能性が指摘された。既知のブラックホール天体に対しては、2022 年 12 月に 1998 年の発見以来となる XTE J2012+381 の再増光、2023 年 3 月に SLX 1746-331 の約 11 年ぶりの再増光を同システムで捉え、ATel に報告した。MAXI J1834-021 以外にも、新天体 MAXI J1816-195 と MAXI J0655-013 を含む、多くの中性子星からアウトバーストを捉え、ATel に報告した。これらブラックホール以外の天体についても、ブラックホールとの比較に役立ち、必要不可欠な要素である。このように、研究課題に直結するコンパクト星のアウトバーストのサンプルを順調に増やしつつある。
また、2022 年 1 月に発見した Supergiant Fast X-ray Transient (超巨星と連星をなす短時間X線突発天体) 的な振る舞いを示した MAXI J0709-159 の解析、論文執筆に携わり、（査読）論文を発表した。
これらの発見（速報関係）については、日本天文学会秋季年会と春季年会で発表した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

突発天体出現の際には、その正体と過去の活動を確かめるため、過去 12 年以上にわたる MAXI のデータの解析や、Swift, NICER, NuSTAR の各衛星、観測装置への追観測の依頼等に時間を要する。これらは本研究を遂行する上で必要な過程ではあるが、課題の仮説を検証するための、これまで得られた突発天体のデータ全体を用いた統計的な研究に時間を割くことが難しい状態が続いている。
また、それぞれの天体の論文執筆等を優先していることも遅延の原因となっている。

今後の研究の推進方策

研究課題の仮説を検証するためのアウトバーストを起こした天体データは揃いつつあるので、限られた数であってもそれらのデータを用いて統計的解析を行い、今後の方針を立てる。
また、これまで発見してきた個々の天体に対しても論文にまとめ発表する。

次年度使用額が生じた理由

依然、渡航等が制限されていたため、旅費への支出が生じなかった。次年度は、本研究の成果を発表するための国際学会への参加と、共同研究を進めるための欧州への渡航を計画している。また、データ処理に多くの CPU 処理と記憶領域を要するため、必要に応じて新たな計算機や記録媒体の購入に充てる。

研究成果

• [国際共同研究] Pennsylvania State University/California Institute of Technology/NASA Goddard Space Flight Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Pennsylvania State University/California Institute of Technology/NASA Goddard Space Flight Center
• [国際共同研究] University of Leicester(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Leicester
• [国際共同研究] Slovak University of Technology(スロバキア)
  • 国名: スロバキア
  • 外国機関名: Slovak University of Technology
• [雑誌論文] GRB 221009A: Discovery of an Exceptionally Rare Nearby and Energetic Gamma-Ray Burst (2023)
  • 著者名/発表者名: Williams M. A.、Kennea J. A.、Dichiara S.、Kobayashi K.、Iwakiri W. B.、Beardmore A. P.、Evans P. A.、Heinz S.、Lien A.、Oates S. R.、Negoro H.、Cenko S. B.、Buisson D. J. K.、Hartmann D. H.、Jaisawal G. K.、Kuin N. P. M.、Lesage S.、Page K. L.、Parsotan T.、Pasham D. R. (他30名)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 946 ページ: L24～L24
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acbcd1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MAXI/GSC discovered a new X-ray transient MAXI J1816-195 (2022)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H., Serino, M., Iwakiri, W., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Soejima, Y., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Sugita, S., Hiramatsu, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Kohara, J., Shidatsu, M., Iwasaki, M. （他28名）
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 15418 ページ: 1～1
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] MAXI/GSC detection of a new hard X-ray transient MAXI J0655-013 (2022)
  • 著者名/発表者名: Serino, M., Negoro, H., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Soejima, Y., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Sugita, S., Hiramatsu, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Iwakiri, W., Kohara, J., Shidatsu, M., Iwasaki, M. (他28名)
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 15442 ページ: 1～1
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiwavelength observations of the black hole X-ray binary MAXI J1820+070 in the rebrightening phase (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshitake Tomohiro、Shidatsu Megumi、Ueda Yoshihiro、Mineshige Shin、Murata Katsuhiro L、Adachi Ryo、Maehara Hiroyuki、Nogami Daisaku、Negoro Hitoshi、Kawai Nobuyuki、Niwano Masafumi、Hosokawa Ryohei、Saito Tomoki、Oasa Yumiko、Takarada Takuya、Shigeyoshi Takumi、OISTER Collaboration
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 74 ページ: 805～814
  • DOI: 10.1093/pasj/psac038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of a new supergiant fast X-ray transient MAXI J0709-159 associated with the Be star LY Canis Majoris (2022)
  • 著者名/発表者名: Sugizaki Mutsumi、Mihara Tatehiro、Kobayashi Kohei、Negoro Hitoshi、Shidatsu Megumi、Pike Sean N、Iwakiri Wataru、Urabe Sota、Serino Motoko、Kawai Nobuyuki、Nakajima Motoki、Kennea Jamie A、Liu Zhu
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 74 ページ: 1131～1142
  • DOI: 10.1093/pasj/psac059
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MAXI/GSC detection of X-ray emission probably from the black hole candidate XTE J2012+381 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamuro, T., Negoro, H., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Soejima, Y., Mihara, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Serino, M., Sugita, S., Hiramatsu, H., Nishikawa, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Kohara, J., Urabe, S., Nawa, S. (他29名)
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 15826 ページ: 1～1
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] MAXI/GSC detection of renewed X-ray activity of the black hole candidate SLX 1746-331 (2022)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H., Soejima, Y., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, M., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Serino, M., Sugita, S., Hiramatsu, H., Nishikawa, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Kohara, J., Urabe, S., Nawa, S. (他30名)
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 15937 ページ: 1～1
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] MAXI/GSC detection of the new X-ray transient Swift J1913.1+1946 (2022)
  • 著者名/発表者名: Negoro, H., Nakajima, M., Kobayashi, K., Tanaka, Soejima, Y., M., Mihara, T., Kawamuro, T., Yamada, S., Tamagawa, T., Matsuoka, M., Sakamoto, T., Serino, M., Sugita, S., Hiramatsu, H., Yoshida, A., Tsuboi, Y., Iwakiri, W., Kohara, J., Shidatsu, M., Iwasaki, M. (他25名)
  • 雑誌名: The Astronomer's Telegram 巻: 15651 ページ: 1～1
  • オープンアクセス
• [学会発表] MAXI/GSC が検出した 2022 年度後半の突発現象 (2023)
  • 著者名/発表者名: 根來均, 中島基樹, 小林浩平, 副島良彦 (日大), 那波咲良 (中央大), 芹野素子 (青学), 三原建弘 (理研), 岩切渉 (千葉大), 河合誠之 (東工大), 松岡勝 (理研) 他 MAXI チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2023年春季年会
• [学会発表] MAXI/GSC が検出した 2022 年度前半の突発現象 (2022)
  • 著者名/発表者名: 根來均, 中島基樹, 小林浩平 (日大), 岩切渉, 浦部蒼太 (中央大), 川久保 雄太 (LSU), 芹野素子 (青学), 三原建弘 (理研), 河合 誠之 (東工大), 松岡勝 (理研) 他 MAXI チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2022年秋季年会