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2023 年度 実績報告書

高温ガスのX線観測で探る超新星元素合成と化学進化

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2797
配分区分基金
研究機関東京理科大学

研究代表者

福島 光太郎  東京理科大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワード超新星元素合成 / 化学進化 / 銀河 / 銀河団 / 星生成
研究実績の概要

銀河団中心銀河を含む14個の早期型銀河について、XMM-Newton衛星搭載のX線回折格子分光器RGSの観測データを用いて酸素、ネオン、マグネシウム、鉄、ニッケルの組成比および空間分布を調べた結果がアストロフィジカルジャーナルから出版された。
前年度までの銀河団中心銀河や早期型銀河と対照的に現在も活発な星生成が継続しているスターバースト銀河M82につき、RGSの観測データを用いて酸素、ネオン、マグネシウム、鉄、ニッケルの組成比を調べた。M82銀河では通常の熱的プラズマからの放射のほかに、高温イオンと冷たい物質の衝突に伴う電荷交換反応によるX線放射が議論されており、とくに6階電離酸素輝線の強い禁制線が根拠とされていた。分散光を利用するRGSではスペクトルの形状が放射源の空間情報に応じて変化するため、放射の空間分布を考慮することが重要である。本研究では7階電離酸素などを放射する成分に比べ、6階電離酸素を出す成分の方がより広がった分布を持つ可能性が示唆された。温度が異なる成分ごとに異なる空間分布を仮定して放射を再現すると、M82のネオン/酸素、マグネシウム/酸素比は太陽組成比に近く、鉄/酸素比は太陽の半分程度であった。これは先行研究と異なり、スターバースト銀河の元素供給で重要と考えられる重力崩壊型超新星のモデル予測でよく説明できるものであった。以上の結果をとりまとめてアストロノミー・アンド・アストロフィジックス誌に投稿し、2023年度内に掲載を受理された。また関連して、オリオン座方向の天の川銀河内に存在する星生成領域に付随したX線放射領域のX線スペクトル解析を、すざく衛星およびHaloSat衛星で行った結果と解釈について、日本天文学会が発行する欧文研究報告に投稿中である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Revisiting the abundance pattern and charge-exchange emission in the centre of M822024

    • 著者名/発表者名
      Fukushima K.、Kobayashi S.B.、Matsushita K.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202349064

    • 査読あり
  • [雑誌論文] O, Ne, Mg, and Fe Abundances in Hot X-Ray-emitting Halos of Galaxy Clusters, Groups, and Giant Early-type Galaxies with XMM-Newton RGS Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Kotaro、Kobayashi Shogo B.、Matsushita Kyoko
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 953 ページ: 112~112

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ace16a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The soft X-ray background with Suzaku. II. Supervirial temperature bubbles?2023

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hayato、Ueda Masaki、Fukushima Kotaro、Kobayashi Shogo B、Yamasaki Noriko Y、Sato Kosuke、Matsushita Kyoko
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 ページ: 1324~1336

    • DOI

      10.1093/pasj/psad073

    • 査読あり
  • [学会発表] すざく衛星による銀河系の高温ガスの分布2024

    • 著者名/発表者名
      松下恭子、杉山剣人、上田将暉、福島光太郎、小林翔悟、山崎典子、佐藤浩介
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
  • [学会発表] すざく衛星を用いた銀河系の超巨大バブル構造の解析(注:2023年秋季と同タイトル)2024

    • 著者名/発表者名
      島谷侑希、松下恭子、小林翔悟、福島光太郎
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
  • [学会発表] すざく衛星と Planck 衛星によるおとめ座銀河団の観測の解析2024

    • 著者名/発表者名
      須田一功、松下恭子、福島光太郎、小林翔悟
    • 学会等名
      日本天文学会2024年春季年会
  • [学会発表] Supernova nucleosynthesis and chemical enrichment explored by X-ray observations of the hot gas in galaxies2024

    • 著者名/発表者名
      福島光太郎
    • 学会等名
      2023年度高宇連研究会
  • [学会発表] XMM-Newton RGSで探るM82中心のO, Ne, Mg組成比と電荷交換反応の寄与2023

    • 著者名/発表者名
      福島光太郎、小林翔悟、松下恭子
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] すざく衛星を用いた銀河系の超巨大バブル構造の解析2023

    • 著者名/発表者名
      島谷侑希、松下恭子、小林翔悟、福島光太郎
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] 銀河団外縁部のエントロピー測定における前景放射の影響2023

    • 著者名/発表者名
      工藤栞奈子、松下恭子、小林翔悟、福島光太郎、須田一功
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] すざく衛星によるペルセウス座銀河団外縁部の観測の再解析2023

    • 著者名/発表者名
      松下恭子、杉山剣人、上田将暉、福島光太郎、小林翔悟、山崎典子、佐藤浩介、岡部信広
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会

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公開日: 2024-12-25  

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