ブラックホール候補天体の深銀河探査と短時間変動解析による諸現象の理解

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24540239
• 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): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ブラックホール / Ｘ線観測 / 降着円盤 / Ｘ線新星 / 突発天体 / 全天Ｘ線監視装置 MAXI / 宇宙ステーション / きぼう

研究実績の概要

MAXI はスキャン観測のため、検出器から見た天体の方向が時間的に変化し、その影響により検出されるＸ線強度も変化する。今年度、このようなスキャン中の天体からのＸ線の短時間変動を定量的に評価するため、大学院生の鈴木和彦と共にその影響を考慮したパワースペクトル解析の新たな手法を確立した。その結果、ブラックホール候補天体 XTE J1752-223 の２つの安定したハード状態において、100 秒以下のタイムスケールでの短時間変動が定量的に異なるなどの新たな知見が得られた。
新天体発見システムについては、大学院生福島康介らと共に、研究期間中に利用できるようになった MAXI に搭載されている SSC 検出器のデータを用いて、ブラックホール候補天体のソフト状態の早期検出等を目的とした新たなシステムの開発を完了させた。
引き続き改良を行った MAXI の GSC 検出器を用いた突発天体発見システムにより、今年度、新たに MAXI J1932+091 と MAXI J1619-383 の２つのＸ線新星を発見した。これらはその振る舞いから中性子星を含む連星系と考えられる。新天体以外にも、ブラックホール候補天体 Cygnus X-1 や Swift J1753.5-0127 の状態遷移やブラックホール候補天体 XTE J1856+053 の再増光、そして中性子星連星系の等での幾つかの突発現象を発見、検出し、Astronomer's Telegram 等を通じて世界に速報した。
これらの発見やこれまでのブラックホール候補天体の状態遷移や短時間変動解析の研究の成果を共同研究者らと共に論文発表した。また、これまで MAXI が発見した新天体のレビューを 8 月のモスクワの COSPAR 会議で発表（招待講演）し、天文学会でも報告を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

スキャン観測データを用いた短時間変動解析は、前例が無く、解析のためのソフトウェアの開発に加え、シミュレーションデータを用いた解析手法の検証を行う必要があった。また、本研究期間中に、SSC 検出器で取得したデータの較正が進み、SSC データを用いても突発天体の早期発見が可能となった。このことから、SSC データを用いた方が新天体発見を目的の一つとした本研究課題遂行に有効なことから、当初の研究計画を遅らせても SSC 検出器のデータを用いた突発天体発見システムの開発を優先した方が良いと判断し、開発を行った。

今後の研究の推進方策

本研究期間中に開発した GSC および SSC データを用いた突発天体発見システムによる新天体の発見等の突発現象の検出に注力するとともに、これまで得られた MAXI 等のデータを用いて、短時間変動解析を含めたブラックホール候補天体のデータ解析を行い、論文等で発表を行う。

次年度使用額が生じた理由

MAXI のデータを用いたブラックホール候補天体の短時間変動解析を、研究期間中に発見された想定の明るさより１桁暗い天体にも適応するため、シミュレーションによりその実現可能性を新たに調査した。また、MAXI の SSC 検出器のデータも期間中に利用可能となり、そのデータを用いた方がより多くの新天体発見に繋がるため、そのシステム開発を行った。そのため、成果発表等の予定を変更し、未使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

MAXI のデータを用いた短時間変動解析や SSC のデータも用いた新天体発見システムの成果を含め、これまでの成果発表のため使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Repeated short-term spectral softening in the low/hard state of the Galactic black hole candidate Swift J1753.5-0127 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, Akifumi; Yamada, Shin'ya; Nakahira, Satoshi; Matsuoka, Masaru; Negoro, Hitoshi; Mihara, Tatehiro; Tamagawa, Toru
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 ページ: A.11 (11 pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psu140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-mass X-ray binary MAXI J1421-613 observed by MAXI GSC and Swift XRT (2015)
  • 著者名/発表者名: Serino, Motoko; Shidatsu, Megumi; Ueda, Yoshihiro; Matsuoka, Masaru; Negoro, Hitoshi; Yamaoka, Kazutaka; Kennea, Jamie A.; Fukushima, Kosuke; Nagayama, Takahiro
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 ページ: A.30 (7 pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psv003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sudden end of X-ray outbursts around periastron of Circinus X-1 observed with MAXI (2014)
  • 著者名/発表者名: Asai, Kazumi; Mihara, Tatehiro; Matsuoka, Masaru; Sugizaki, Mutsumi; Nakahira, Satoshi; Negoro, Hitoshi; Nakajima, Motoki; Okazaki, Atsuo T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: A.79 (13 pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psu054
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAXI: all-sky observation from the International Space Station (2014)
  • 著者名/発表者名: Mihara, Tatehiro; Sugizaki, Mutsumi; Matsuoka, Masaru; Tomida, Hiroshi; Ueno, Shiro; Negoro, Hitoshi; Yoshida, Atsumasa; Tsunemi, Hiroshi; Nakajima, Motoki; Ueda, Yoshihiro; Yamauchi, Makoto
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9144 ページ: (6 pages)
  • DOI: 10.1117/12.2055792
• [雑誌論文] Hyper X-ray Flares on Active Stars Detected with MAXI (2014)
  • 著者名/発表者名: Higa, Masaya; Tsuboi, Yohko; Negoro, Hitoshi; Nakahira, Satoshi; Tomida, Hiroshi; Matsuoka, Masaru
  • 雑誌名: Magnetic Fields throughout Stellar Evolution, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 巻: 302 ページ: 200-201
  • DOI: 10.1017/S1743921314002075
• [雑誌論文] Long-term Variability of LMXB and Cir X-1 with MAXI (2014)
  • 著者名/発表者名: Asai, Kazumi; Mihara, Tatehiro; Matsuoka, Masaru; Sugizaki, Mutsumi; Serino, Motoko; Nakahira, Satoshi; Negoro, Hitoshi; Nakajima, Motoki
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 87-90
• [雑誌論文] MAXI observes black-hole X-ray novae from the beginning to the end (2014)
  • 著者名/発表者名: Negoro, Hitoshi; MAXI Team
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 128-133
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MAXI Nova-Alert System for the MAXI/SSC (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K.; Negoro, H.; Onodera, T.; Suzuki, K.; Tomida, H.; Kimura, M.; Yamada, H.; Tsuboi, Y.; Higa, M.; Kawagoe, A.; MAXI Team
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 146-147
• [雑誌論文] The nature of the giant flare star HD347929 detected with MAXI/GSC (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawagoe, A.; Tsuboi, Y.; Sugawara, Y.; Maehara, Y.; Hashimoto, O.; Honda, S.; Morihana, K.; Iizuka, R.; Higa, M.; Usui, R.; Negoro, H.; MAXI Team
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 164-165
• [雑誌論文] X-ray properties of MAXI J1647-227 observed by MAXI and Swift (2014)
  • 著者名/発表者名: Onodera, Takuya; Negoro, Hitoshi; Suzuki, Kazuhiko; Fukushima, Kosuke; Kennea, Jamie; MAXI Team
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 206-207
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accretion Disk and Peculiar Ionized Absorber of the 9.7-hour Dipping Black Hole Binary MAXI J1305-704 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shidatsu, Megumi; Ueda, Yoshihiro; Nakahira, Satoshi; Done, Chris; Morihana, Kumiko; Mihara, Tatehiro; Hori, Takafumi; Negoro, Hitoshi; Kawai, Nobuyuki; Yamaoka, Kazutaka; Ebisawa, Ken; MAXI Team
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 216-217
• [雑誌論文] Power spectrum of Cygnus X-1 in the high/soft state with MAXI data (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, Juri; Mihara, Tatehiro; Matsuoka, Masaru; Sugizaki, Mutsumi; Negoro, Hitoshi; Kitamoto, Shunji; Nakahira, Satoshi
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 222-223
• [雑誌論文] Short-term X-ray variability study using MAXI/GSC data (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Kazuhiko; Negoro, Hitoshi; Sakakibara, Hiroki; Onodera, Takuya; Fukushima, Kosuke; Nakagawa, Yujin; MAXI Team
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 230-231
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Discovery of Short-term Spectral Softening in the Low/Hard State of the Galactic Black Hole Swift J1753.5-0127 with MAXI (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, Akifumi; Yamada, Shin'ya; Nakahira, Satoshi; Matsuoka, Masaru; Negoro, Hitoshi; Mihara, Tatehiro; Tamagawa, Toru
  • 雑誌名: Suzaku-MAXI 2014: Expanding the Frontiers of the X-ray Universe 巻: 1 ページ: 262-263
• [雑誌論文] GRB 130925A: an ultralong gamma ray burst with a dust-echo afterglow, and implications for the origin of the ultralong GRBs (2014)
  • 著者名/発表者名: Evans, P. A.; Willingale, R.; Osborne, J. P.; O'Brien, P. T.; Tanvir, N. R.; Frederiks, D. D.; Pal'shin, V. D.; Svinkin, D. S.; Lien, A.; Cummings, J.; Xiong, S.; Zhang, B.-B.; Götz, D.; Savchenko, V.; Negoro, H.; 他12名
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 444 ページ: 250-267
  • DOI: 10.1093/mnras/stu1459
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new X-ray nova MAXI J1910-057 (= Swift J1910.2-0546) and mass accretion inflow (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakahira, Satoshi; Negoro, Hitoshi; Shidatsu, Megumi; Ueda, Yoshihiro; Mihara, Tatehiro; Sugizaki, Mutsumi; Matsuoka, Masaru; Onodera, Takuya
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: A.84 (12 pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psu060
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAXI observations of gamma-ray bursts (2014)
  • 著者名/発表者名: Serino, M.; Sakamoto, T.; Kawai, N.; Yoshida, A.; Ohno, M.; Ogawa, Y.; Nishimura, Y.; Fukushima, K.; Higa, M.; Ishikawa, K.; Ishikawa, M.; Kawamuro, T.; Kimura, M.; Matsuoka, M.; Mihara, T.; Morii, M.; Nakagawa, Y.; Nakahira, S.; Nakajima, M.; Nakano, Y.; Negoro, H.; 他22名
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 ページ: A.87 (14 pages)
  • DOI: 10.1093/pasj/psu063
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAXI Investigation into the Long-term X-Ray Variability from the Very-high-energy γ-Ray Blazar Mrk 421 (2014)
  • 著者名/発表者名: Isobe, Naoki; Sato, Ryosuke; Ueda, Yoshihiro; Hayashida, Masaaki; Shidatsu, Megumi; Kawamuro, Taiki; Ueno, Shiro; Sugizaki, Mutsumi; Sugimoto, Juri; Mihara, Tatehiro; Matsuoka, Masaru; Negoro, Hitoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 798 ページ: A.27 (10 pages)
  • DOI: 10.1088/0004-637X/798/1/27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shot Analysis of Kepler Blazar W2R 1926+42 (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasada, M.; Mineshige, S.; Yamada, S.; Negoro, H.
  • 雑誌名: 2014 Fermi Symposium proceedings - eConf C14102.1 巻: 1 ページ: 5 pages
• [雑誌論文] MAXI monitoring of blazars and blackhole binaries (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, Juri; Negoro, Hitoshi; Nakahira, Satoshi; Ueda, Yoshihiro; Isobe, Naoki; Sugizaki, Mutsumi; Mihara, Tatehiro; Matsuoka, Masaru
  • 雑誌名: 2014 Fermi Symposium proceedings - eConf C14102.1 巻: 1 ページ: 5 pages
• [学会発表] 高銀緯X線新星 MAXI J1619-383 の発見と MAXI が発見検出した 2014 年度後半の突発天体 (2015)
  • 著者名/発表者名: 根來均, 福島康介 (日大理工) 芹野素子, 森井幹雄, 松岡勝 (理研) 中平聡志, 冨田洋 (JAXA) 河合誠之（東工大） ほか MAXI チーム
  • 学会等名: 日本天文学会 2015 春季年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 2014 年に MAXI が発見した 新天体と突発現象 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福島康介 根來 均 (日大) 芹野素子 森井幹雄 三原建弘 松岡勝(理研) 冨田 洋 中平聡志(JAXA) 河合誠之(東工大) 全天X線監視装置チーム
  • 学会等名: 第15回 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] MAXI/GSC が発見検出した 2014 年度前半の突発天体と MAXI/SSC データを用いた 突発天体発見システムの現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島 康介, 根來 均, 鈴木 和彦, 小野寺 卓也 (日本大学), 中平 聡志, 冨田 洋 (JAXA), 芹野 素子, 森井 幹雄, 三原 建弘, 松岡 勝 (理研), 河合 誠之 (東工大), ほか MAXI チーム
  • 学会等名: 日本天文学会 2014 秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] MAXI detection of new transients (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Negoro
  • 学会等名: 40th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: モスクワ, ロシア
  • 年月日: 2014-08-02 – 2014-08-10
  • 招待講演