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2015 年度 実施状況報告書

次世代多波長観測と理論シミュレーションの連携で解明する銀河団の非熱的現象

研究課題

研究課題/領域番号 26400218
研究機関山形大学

研究代表者

滝沢 元和  山形大学, 理学部, 准教授 (70323160)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード銀河団 / X線天文学 / 電波天文学 / 衝撃波 / 乱流 / 粒子加速 / 磁場
研究実績の概要

昨年度に引き続いて、銀河団 1RXS J0603.3+4214 の toothbrush 電波レリック周辺領域のすざく衛星による観測データの解析をおこなった。電波レリック外縁では、電波観測からは非熱的電子のエネルギースペクトルからマッハ数~3程度の衝撃波が予想されていたが、我々が温度分布から求めたマッハ数は1.7程度となり、統計誤差、系統誤差の両者を考慮しても異なることを示した。この結果は単純な衝撃波粒子加速理論が成り立っていないことを示唆しており大変興味深い。また、逆コンプトン散乱成分の上限値より電波レリック領域での磁場の下限値を求めた。その結果、磁気圧がガス圧の数パーセント以上となりレリック周辺の力学的進化で磁場が無視できない可能性を示した。以上の結果は Itahana et al.(2015)としてPASJ誌より出版された。
Itahana et al.(2015) の結果をうけて、衝撃波統計加速と磁気乱流加速との組み合わせでtoothbrush 電波レリックを再現する理論モデルを構築した。また、衝撃波と乱流での加速効率の違いによって他の天体の結果も説明しうることも示した。以上の結果は Fujita et al.(2015)としてApJ誌より出版された。
典型的な衝突銀河団 A2256 内の偏波源(電波レリックおよび電波銀河)の多波長偏波観測データを解析した。電波レリックの偏光度に階段状の波長依存性があることを初めて発見し、その結果を利用して磁場および偏光源の視線方向の構造を議論した。また、ローテーションメジャーマップを作成し、簡単な磁場構造モデルを適用して磁場強度についての情報を得た。以上の結果は Ozawa et al.(2015)としてPASJ誌より出版された。

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

重力レンズ、X線、および低周波電波観測においてアクセスできる観測データが順調にふえており、多波長解析をおこなう環境は整っている。所属研究室においてX線観測データ解析の環境や知見については全く問題ない状況にあり、順調に論文出版につなげられている。なお、X線観測データの解析を行った申請者の指導する大学院生が、その成果を評価され学内で表彰を受けた事例もあった。低周波電波観測データ解析についてはノウハウの全くない状況からはじめたが、電波天文学のエキスパートの共同研究者や、活動的な大学院生の貢献もあって、申請者および指導する大学院生が共著に入った論文が初めて出版されるところまでこぎ着けた。また、所属する研究グループ主催の偏波解析講習会で2年続けてチューターをつとめる院生を輩出した。次年度以降も論文出版が見込まれており、順調にすすんでいる。
申請者が関わった観測結果に触発されたアイデアに基づく電波レリックの理論モデルの論文が出版された。また、電波観測の結果を解釈する上でより現実的な磁場構造を考える必要性を痛感し、そのような理論モデルの構築に取りかかっている。このように、これまではどちらかというと観測結果を理論的研究にフィードバックしていくサイクルが順調にすすみつつある。

今後の研究の推進方策

アクセス可能な興味深い観測データが増大していること、また申請者の指導する大学院生で観測的研究を思考する人の割合が増加していることから、多波長観測データ解析の側面を引き続き重視していく方針である。次年度以降は、ALMAによるスニィヤエフ・ゼルドヴィッチ効果の観測結果も出てくる予定である。
低周波電波観測の結果が出つつある一方で、結果の解釈により現実的な磁場構造モデルを適用することの重要性が高まってきている。今年度に指導する大学院生とともに予備的な研究をはじめたが、次年度以降本格的にモデル計算に取り組んでいきたい。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] SRON(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      SRON
  • [国際共同研究] Harvard-Smithsonian CFA(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard-Smithsonian CFA
  • [国際共同研究] Academia Sinica/National Taiwan University(Taiwan)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      Academia Sinica/National Taiwan University
  • [雑誌論文] Suzaku observation of a high entropy cluster Abell 548W2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Nakazawa, Yuichi Kato, Liyi Gu, Madoka Kawaharada, Motokazu Takizawa, Yutaka Fujita, Kazuo Makishima
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 ページ: S21

    • DOI

      10.1093/pasj/psv129

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Central mass profiles of the nearby cool-core galaxy clusters Hydra A and A4782016

    • 著者名/発表者名
      N. Okabe, K. Umetsu, T. Tamura, Y. Fujita, M. Takizawa, K. Matsushita, Y. Fukazawa, T. Futamase, M. Kawaharada, S. Miyazaki, Y. Mochizuki, K. Nakazawa, T. Ohashi, N. Ota, T. Sasaki, K. Sato, S. I. Tam
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 456 ページ: 4475

    • DOI

      10.1093/mnras/stv2916

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discovery of a Nearby Early-Phase Major Cluster Merger CIZA J1358.9-47502015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kato, Kazuhiro Nakazawa, Liyi Gu, Takuya Akahori, Motokazu Takizawa, Yutaka Fujita, Kazuo Makishima
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 67 ページ: 71

    • DOI

      10.1093/pasj/psv029

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] JVLA S- and X-band polarimetry of the merging cluster Abell 22562015

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Ozawa, Hiroyuki Nakanishi, Takuya Akahori, Kenta Anraku, Motokazu Takizawa, Ikumi Takahashi, Sachiko Onodera, Yuya Tsuda, Yoshiaki Sofue
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 67 ページ: 110

    • DOI

      10.1093/pasj/psv082

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Suzaku observations of the galaxy cluster 1RXS J0603.3+4214: Implications of particle acceleration processes in the "Toothbrush" radio relic2015

    • 著者名/発表者名
      Madoka Itahana, Motokazu Takizawa, Hiroki Akamatsu, Takaya Ohashi, Yoshitaka Ishisaki, Hajime Kawahara, Reinout J. van Weeren
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 67 ページ: 113

    • DOI

      10.1093/pasj/psv084

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Turbulent Cosmic-Ray Reacceleration at Radio Relics and Halos in Clusters of Galaxies2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fujita, Motokazu Takizawa, Ryo Yamazaki, Hiroki Akamatsu, Hiroshi Ohno
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 815 ページ: 116

    • DOI

      10.1088/0004-637X/815/2/116

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 衝突銀河団CIZA J1358.9-4750における2つの衝撃波の観測的研究2016

    • 著者名/発表者名
      加藤佑一
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春期年会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-17
  • [学会発表] 銀河団の電波レリックの起源としての乱流加速2016

    • 著者名/発表者名
      藤田裕
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春期年会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-14
  • [学会発表] すざく衛星によるRXC J1053.7+5453の電波レリック周辺領域の解析2016

    • 著者名/発表者名
      板花まどか
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春期年会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-14
  • [学会発表] Abell 3391 と Abell 3395 を含む大規模構造フィラメントの X 線観測2016

    • 著者名/発表者名
      菅原悠宇紀
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春期年会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-14
  • [学会発表] 電波銀河NGC6166の偏波観測による冷却コア銀河団A2199の磁場推定2016

    • 著者名/発表者名
      高橋律裕
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春期年会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-14
  • [学会発表] 電波銀河NGC3862の偏波解析による銀河団Abell1367の磁場推定2015

    • 著者名/発表者名
      滝沢元和
    • 学会等名
      日本SKAサイエンス会議「宇宙磁場」2015
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-17
  • [学会発表] JVLA多周波偏波観測による銀河団の磁場構造と増幅過程推定2015

    • 著者名/発表者名
      小澤武揚
    • 学会等名
      日本SKAサイエンス会議「宇宙磁場」2015
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-17
  • [学会発表] Abell 3391 と Abell 3395 の連結領域の高温ガスの性質2015

    • 著者名/発表者名
      菅原悠宇紀
    • 学会等名
      日本天文学会2015年秋期年会
    • 発表場所
      甲南大学岡本キャンパス
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-09
  • [学会発表] 偏波解消・ファラデートモグラフィーを用いた衝突銀河団Abell 2256の電波レリック方向の磁場構造推定2015

    • 著者名/発表者名
      小澤武揚
    • 学会等名
      日本天文学会2015年秋期年会
    • 発表場所
      甲南大学岡本キャンパス
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-09
  • [学会発表] 衝突銀河団CIZA J1358.9-4750の衝撃波付近における鉄原子の電離状態2015

    • 著者名/発表者名
      加藤佑一
    • 学会等名
      日本天文学会2015年秋期年会
    • 発表場所
      甲南大学岡本キャンパス
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-09
  • [学会発表] Suzaku Observations of the Galaxy Cluster 1RXS J0603.3+42142015

    • 著者名/発表者名
      Madoka Itahana
    • 学会等名
      Spectroscopy of Cosmic Plasma in the Era of ASTRO-H
    • 発表場所
      Aoyama Gakuin University
    • 年月日
      2015-05-25 – 2015-05-29
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-28  

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