多波長で探る宇宙プラズマとダークマターの共進化

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25400236
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 北山 哲 東邦大学, 理学部, 教授 (00339201)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 銀河団 / X線 / ミリ波 / サブミリ波 / 宇宙論

研究実績の概要

平成３０年度は、当初平成２９年度で終了を予定していた研究期間を１年間延長し、平成２９年度までに得られた研究成果のうち、公表準備中だったものを順次整理して発表した。
まず、Ｘ線天文衛星ひとみにより得られたデータに基づく研究成果の大半は、平成２９年度までに論文として出版したが、解析・考察により多くの時間を要した超新星残骸G21.5-0.9の広エネルギー帯域観測、かに星雲の軟ガンマ線観測、ペルセウス銀河団中心部の重元素汚染史のそれぞれに関しても、平成３０年度に査読付き論文として出版した。
また、アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ＡＬＭＡ）による銀河団プラズマの観測データを、Ｘ線天文衛星チャンドラおよびハッブル宇宙望遠鏡のデータと組み合わせ、遠方銀河団 RX J1347.5-1145 中の高温ガスの状態方程式、およびガスとダークマター分布との関連を明らかにした。その結果、銀河団中心付近では高温ガスが音速よりも十分に遅い速さでゆっくりとかき回されて圧力平衡がほぼ保たれた状態にある一方で、銀河団南東部では高速の衝撃波によりガスが加熱され、ガスはダークマターの塊からはぎとられた状態にあることがわかった。このことから、ダークマターの自己相互作用断面積への制限を得ることにも成功した。
さらに、宇宙論的大規模流体シミュレーションを用いて、銀河団中の星、高温ガス、ダークマターの空間分布の関連を統計的に調べた。その結果、各成分の空間分布の主軸方向は、幅広いスケールに渡って互いに良く相関していることがわかり、将来の観測データによる検証の道筋を示すことができた。

研究成果

• [国際共同研究] Goddard Space Flight Center/Stanford University/Massachusetts Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Goddard Space Flight Center/Stanford University/Massachusetts Institute of Technology
  • 他の機関数: 17
• [国際共同研究] University of Waterloo/Saint Mary's University/University of Manitoba(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Waterloo/Saint Mary's University/University of Manitoba
• [国際共同研究] University of Cambridge/University of Durham/University of Southampton(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Cambridge/University of Durham/University of Southampton
• [国際共同研究] Laboratoire APC/CEA Saclay/Institut d’Astrophysique de Paris(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Laboratoire APC/CEA Saclay/Institut d’Astrophysique de Paris
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 10
• [雑誌論文] Constraints on the chemical enrichment history of the Perseus Cluster of galaxies from high-resolution X-ray spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Simionescu, A.; Nakashima, S.; Yamaguchi, H.; Matsushita, K.; Mernier, F.; Werner, N.; Tamura, T.; Nomoto, K.; de Plaa, J.; Leung, S.-C.; Bamba, A.; Bulbul, E.; Eckart, M. E.; Ezoe, Y.; Fabian, A. C.; Fukazawa, Y.; Gu, L.; Ichinohe, Y.; Ishigaki, M. N.; Kaastra, J. S.; Kilbourne, C.; Kitayama, T.; et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 483 ページ: 1701-1721
  • DOI: 10.1093/mnras/sty3220
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5-0.9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id.38
  • DOI: 10.1093/pasj/psy027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Projected alignment of non-sphericities of stellar, gas, and dark matter distributions in galaxy clusters: analysis of the Horizon-AGN simulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Okabe, Taizo; Nishimichi, Takahiro; Oguri, Masamune; Peirani, Sebastien; Kitayama, Tetsu; Sasaki, Shin; Suto, Yasushi
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 478 ページ: 1141-1160
  • DOI: 10.1093/mnras/sty1068
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Cool Core Disturbed: Observational Evidence for the Coexistence of Subsonic Sloshing Gas and Stripped Shock-heated Gas around the Core of RX J1347.5-1145 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda, Shutaro; Kitayama, Tetsu; Oguri, Masamune; Komatsu, Eiichiro; Akahori, Takuya; Iono, Daisuke; Izumi, Takumi; Kawabe, Ryohei; Kohno, Kotaro; Matsuo, Hiroshi; Ota, Naomi; Suto, Yasushi; Takakuwa, Shigehisa; Takizawa, Motokazu; Tsutsumi, Takahiro; Yoshikawa, Kohji
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 866 ページ: id. 48
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aadd9d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detection of polarized gamma-ray emission from the Crab nebula with the Hitomi Soft Gamma-ray Detector (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id.113
  • DOI: 10.1093/pasj/psy118
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Tadayuki; Kokubun, Motohide; Mitsuda, Kazuhisa; Kelley, Richard L.; Ohashi, Takaya; Kitayama, Tetsu (104番目); et al.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: id. 021402
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.2.021402
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著