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2013 年度 実施状況報告書

次世代高精度天体観測に向けたX線放射モンテカルロコードの開発と観測的実証

研究課題

研究課題/領域番号 24740190
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

小高 裕和  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 (50610820)

キーワード中性子星 / 活動銀河核 / X線天文学 / 国際研究者交流,ドイツ
研究概要

天体モンテカルロシミュレーションコードMONACOの枠組みが整備されたことで,従来から取り組んできた中性子星降着流の研究に加えて,応用範囲を広げ、活動銀河核や系内ブラックホールへ適用する研究プロジェクトを開始した.現在,モンテカルロシミュレーションを用いて中性子星および活動銀河核,ブラックホール連星からのX線放射についてモデル化を進めている.また宇宙X線観測との比較を行い,モデルの観測的検証を目指している.
すざく衛星による大質量X線衛星Vela X-1の観測データの解析結果を出版した.この解析により1時間以下の短い時間スケールでのスペクトルの変動を議論することが可能になった.さらに,この結果をもとに,中性子星降着流のX線放射モデルを構築し,続編となる論文を出版した.このモデルは天体モンテカルロシミュレーションを用いた逆コンプトン散乱放射の計算に基づいており,降着プラズマの物理量を抽出することを可能にした.これらの結果やガンマ線連星の解析結果について,スペイン・バルセロナで行われたワークショップで発表した(招待講演).
このソフトウェアを用いて新しい応用に取り組んでいる.活動銀河核から放出される光電離されたアウトフローからのX線放射を3次元ジオメトリを考慮した放射輸送計算によりモデル化を行った.現在のX線観測結果との比較や将来の高精度分光における計画立案を行っている.また,中性子星降着流からの放射計算コードをブラックホールへ応用する研究も進めている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

X線放射計算コードMONACOが完成して,現在はさらなる改良に向けて,開発が進んでいる.大きなテーマのひとつであった中性子星降着流のモデル化と観測的検証は大質量X線連星Vela X-1に関する論文を2編出版したことで,目的を達成した.この研究で用いたコードは高い柔軟性を持っており,これをブラックホール降着流に応用するプロジェクトが進展し,当初の予想を超えて結果が出つつある.2つ目の大きなテーマである光電離プラズマのモデル化についてもチャンドラ衛星のデータ解析が進んだほか,活動銀河核からのアウトフローのモデル化・データとの比較を行ったことで順調に進展している.

今後の研究の推進方策

X線放射計算コードMONACOについては引き続きフレームワークの改良と計算コード最適化に取り組む.また新しい物理プロセスの追加を行う予定である.
中性子星降着流については一定の目的を達成したが,さらに,モデル精密化,物理パラメータ探索,いろいろな天体のデータを用いた検証などをバランスよく進めていくことなる.同じコードを用いたブラックホール降着流の研究結果は論文投稿を予定している.
光電離プラズマについては活動銀河核アウトフローのモデル化と観測との比較について,論文にまとめる予定である.また,大質量X線連星における光電離した星風の精密なモデル化に取り組む.

次年度の研究費の使用計画

本研究では1度の計算で大量のデータが生成されるため大容量の記録装置を購入する必要があるが適切な機種がなかったため.
大容量の記録装置を購入に当てる.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Short-term Variability of X-Rays from Accreting Neutron Star Vela X-1. II. Monte Carlo Modeling2014

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Odaka, Dmitry Khangulyan, Yasuyuki Tanaka, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi, Kazuo Makishima
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 780 ページ: 38-49

    • DOI

      10.1088/0004-637X/780/1/38

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short-term Variability of X-Rays from Accreting Neutron Star Vela X-1. I. Suzaku Observations2013

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Odaka, Dmitry Khangulyan, Yasuyuki Tanaka, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi, Kazuo Makishima
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 767 ページ: 70-86

    • DOI

      10.1088/0004-637X/767/1/70

    • 査読あり
  • [学会発表] MONACO: Calculation Framework of X-ray Radiation in Astrophysical Objects based on Monte Carlo Simulations2014

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      HXI/SGD Science Workshop
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20140224-20140225
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray Observations of Accreting Neutron Stars2013

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      The 12th international symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      20131118-20131121
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray & Gamma-ray Polarimetry with ASTRO-H2013

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      The 4th High Energy Phenomena in Relativistic Outflows Meeting
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      20130426-20130429
  • [学会発表] X-ray observations of X-ray/gamma-ray binaries2013

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Odaka
    • 学会等名
      Variable gamma-ray sources
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      20130416-20130418
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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