マグネターの観測に立脚した超強磁場でのＸ線放射の研究

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24540309
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 中川 友進 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (50513454)
• キーワード: 超強磁場中性子星 / マグネター / パルサー

研究概要

観測的・理論的な研究に基づき、磁場強度が～10**14 Gにも達する超強磁場中性子星「マグネター」が我々の宇宙に存在すると提案されている。本研究課題は日本のX線天文衛星「すざく」や全天X線監視装置「MAXI」などを用いたX線観測により、マグネターの放射機構の解明を目的としている。平成25年度の研究成果を以下にまとめる。
マグネターのX線エネルギースペクトルの研究は、「すざく」衛星などの活躍により急速に進展している。私はバースト／X線定常放射によらず、エネルギースペクトルは二温度黒体放射＋硬X線成分という良く似た形状を有する事、両成分に光度相関がある事（Nakagawa et al. 2007, 2009, 2011; Enoto et al. 2012）を明らかにした。そこで私は、バースト／X線定常放射に共通の放射機構が存在すると考えており、「X線定常放射は多数の微小バーストで構成」という仮説を提唱している。私の仮説が正しければ、X線定常放射は大小さまざまなサイズの微小バーストで構成されており、X線定常放射の強度揺らぎはポアソン分布から推定される値と比べて有意に大きいと考える事が出来る。そこで、定量的に強度揺らぎを評価するため、「すざく」衛星で観測した11天体のマグネターの光度曲線を用いて RMS Variationを調べた。光度曲線の時間ビンは8 sであり、正味の観測時間は11～107 ksである。その結果、0.2～12 keVの光度曲線を用いたRMS Variationの値はポアソン分布から推定される値よりも有意に大きい1.3～18.8%となった。さらに、少なくとも2天体についてはエネルギーが高くなるほど、RMS Variationが大きくなる、エネルギー依存性を発見した。
これらの研究成果について、国内学会・国際学会で発表した。

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

平成25年度の研究実施計画に記載した、マグネターのX線定常放射の強度揺らぎの研究を実施した。「すざく」衛星で活動期・静穏期の両方を観測した4天体のマグネターについて強度揺らぎを調べる予定であったが、より系統的に調べるため「すざく」衛星で観測した全てのマグネター（11天体）について強度揺らぎを調べた。11天体のマグネターについて、強度揺らぎは、有意にポアソン分布から推定される値を超える事を発見した。計画以上の研究成果を得た。査読付き投稿論文は準備中であり、平成26年度に投稿する予定である。したがって進捗状況を総合的に判断し、研究の目的である「私が独自に提唱した定常放射は微小バーストの重ね合わせとする仮説の証明」の達成度としては「おおむね順調に進展している」とした。

今後の研究の推進方策

最初に平成25年度の研究成果を査読付き投稿論文にまとめる。同時に、平成26年度の研究実施計画に沿って、研究を推進する。

次年度の研究費の使用計画

次年度使用額は、業務上の都合により、研究代表者が参加を予定していた国際学会1件について参加しなかったことにより生じた。
研究成果の発表のため、研究代表者の海外出張1件に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Wide-band spectra of magnetar burst and persistent emission (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Y. E., Makishima K., Enoto T., Sakamoto T., Mihara T., Sugizaki M., Yamaoka K., Hurley K., Yoshida A., Gandhi P., Tashiro M., Morii M.
  • 雑誌名: Memorie della Societa Astronomica Italiana 巻: v.84 ページ: 560～563
• [雑誌論文] All-sky observations by Suzaku wide-band all-sky monitor (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohno M., Hanabata Y., Kawano T., Takaki K., Nakamura R., Tanaka Y., Fukazawa Y., Ueno H., Tashiro M., Terada Y., Iwakiri W., Yasuda T., Asahina M., Kobayashi S., Sakamoto A., Ishida Y., Sugimoto S., Akiyama M., Ohmori N., Yamauchi M., Nakagawa Y. E., Sugita S., Yamaoka K., Kokubun M., Takahashi T., Urata Y., et al.
  • 雑誌名: Memorie della Societa Astronomica Italiana 巻: v.84 ページ: 735～736
• [雑誌論文] Suzaku View of Recent Magnetar and Magnetar-related Objects (2013)
  • 著者名/発表者名: Enoto T., Makishima K., Shibata S., Nakagawa Y., Sakamoto T.
  • 雑誌名: Astronomical Notes 巻: Volume 335 ページ: ―
• [学会発表] Suzaku Discovery of Energy Dependent Intensity Variations in Persistent X-ray Emission of Magnetars (2014)
  • 著者名/発表者名: Yujin E. Nakagawa, Ken Ebisawa
  • 学会等名: Suzaku-MAXI 2014
  • 発表場所: Ehime University (Ehime, Japan)
  • 年月日: 20140219-20140222
• [学会発表] Energy Dependent Intensity Variations in Persistent X-ray Emissions of Magnetars
  • 著者名/発表者名: Yujin E. Nakagawa, Ken Ebisawa
  • 学会等名: Explosive Transients: Lighthouses of the Universe
  • 発表場所: Petros M. Nomikos Conference Center (Santorini, Greece)
• [学会発表] 「すざく」衛星を用いたマグネターのX線定常放射におけるエネルギー依存性のある強度揺らぎの研究
  • 著者名/発表者名: 中川友進、海老沢研
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学（東京）
• [学会発表] X-ray Emission in Magnetar Short Bursts
  • 著者名/発表者名: Yujin E. Nakagawa
  • 学会等名: マグネター研究交流会
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉）
• [学会発表] 「すざく」によるマグネターのX線定常放射の強度揺らぎの研究
  • 著者名/発表者名: 中川友進、海老沢研
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東北大学（宮城）