高感度軟ガンマ線観測による重力波天体キロノバでの重元素合成の探査

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開
• 研究課題/領域番号: 15H00773
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 寺田 幸功 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (90373331)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 中性子星連星合体 / 宇宙ガンマ線観測 / 重元素合成 / ASTRO-H 「ひとみ」衛星

研究実績の概要

本研究では、「我々はどこからくるのか？」という根本的な科学的問いに答えるべく、宇宙における重元素合成の現場を観測的に捉える事を最終目的に、重力波天体の候補である連星中性子星で合成された核ガンマ線の検出を狙った。
平成２７年度に、r-process 新星とされる連星中性子星で合成された重元素からのガンマ線放射の推定が完了し、300 キロ電子ボルト以上の軟ガンマ線帯域が唯一の核ガンマ線を検出できる帯域であることが明確となったため、我々は、当時、該当する帯域で最高感度を誇ると予想されていた ASTRO-H 「ひとみ」衛星に搭載された軟ガンマ線検出器での観測計画を整えた。しかし、平成２８年度初め、事故により「ひとみ」衛星の運用は中断されたため、r-process 新星である連星中性子星の観測は実施できなかった。
平成２８年度は、「ひとみ」衛星が軌道上で稼働して得た１ヶ月のデータを精査し、搭載機器の較正精度をあげ、NASA・JAXAの研究者らと共に研究代表者が中心となって、初期運用の特殊な観測モードに対応したデータプロセスを３段階にわけ実施し、ほぼ完了するまで至った。本研究課題では、「ひとみ」搭載の軟ガンマ線検出器や硬エックス線検出器のバックグラウンドを確認し、将来の軟ガンマ線検出器を高感度化するための基礎研究も行い、Geant4 モンテカルロ数値計算を用いた概念設計等も行った。「ひとみ」亡き今、連星中性子星からの核ガンマ線が狙える高感度な軟ガンマ線検出器の計画は15年以上先になってしまったが、将来実現すべき高感度な軟ガンマ線検出器の開発にむけた研究の指針を示すことはできた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] NASA/GSFC/Massachusetts Institute of Technology/Stanford University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/GSFC/Massachusetts Institute of Technology/Stanford University
• [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
  • 雑誌名: Nature 巻: 535 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hitomi Constraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 837 ページ: id L15, 9 pp
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurements of the Soft Gamma-Ray Emission from SN2014J with Suzaku (2016)
  • 著者名/発表者名: Terada, Y., Maeda, K., Fukazawa, Y., Bamba, A., Ueda, Y., Katsuda, S., Enoto, T., Takahashi, T., Tamagawa, T., Roepke, F. K., Summa, A., Diehl, R.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 823 ページ: id. 43, 10 pp.
  • DOI: 10.3847/0004-637X/823/1/43
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New identification of the mixed-morphology supernova remnant G298.6-0.0 with possible gamma-ray association (2016)
  • 著者名/発表者名: Bamba, A., Sawada, M., Nakano, Y., Terada, Y.,Hewitt, J., Petre, R., Angelini, L.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id.S5 6 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psv096
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suzaku observations of the hard X-ray spectrum of Vela Jr. (SNR RX J0852.0-4622) (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S., Bamba, A., Terada, Y., Tashiro, M. S., Katsuda, S., Yamazaki, R.,Ohira, Y., Iwakiri, W.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id.S10 11 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psw036
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Progenitors of type Ia supernovae (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Keiichi, and Terada, Yukikatsu
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics D 巻: 25 ページ: id. 1630024
  • DOI: 10.1142/S021827181630024X
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suzaku Wide-band All-sky Monitor measurements of duration distributions of gamma-ray bursts (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohmori, N., Yamaoka, K., Y.Terada et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: id.S30 11 pp.
  • DOI: 10.1093/pasj/psw009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two Distinct-absorption X-Ray Components from Type IIn Supernovae: Evidence for Asphericity in the Circumstellar Medium (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuda, S., Maeda, K., Bamba, A., Terada, Y., Fukazawa, Y., Kawabata, K., Ohno, M.,Sugawara, Y., Tsuboi, Y.,Immler, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal, 巻: 832 ページ: id.194, 12 pp
  • DOI: 10.3847/0004-637X/832/2/194
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Summary of Hitomi Timing calibration (2017)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu et al.
  • 学会等名: the 12th International Astronomical Consortium for High Energy Calibration meeting
  • 発表場所: UCLA Lake Arrowhead Conference Center, USA
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status of the X-ray Astronomy Recovery Mission (2017)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu, Tashiro Makoto et al.
  • 学会等名: the 12th International Astronomical Consortium for High Energy Calibration meeting
  • 発表場所: UCLA Lake Arrowhead Conference Center, USA
  • 年月日: 2017-03-27 – 2017-03-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Short burst from AXP 1E1547.0-5408 with Suzaku HXD WAM (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺田幸功
  • 学会等名: 第四回「すざく」HXD WAM 会議
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-23 – 2017-03-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ｘ線天文衛星「ひとみ」と電波の同時観測による「かに星雲」パルサーからのGiant radio pulse のX 線特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺田幸功(埼玉大), 榎戸輝揚(京都大), 小山志勇(宇宙研), 馬場彩(東大), ほか
  • 学会等名: 日本天文学会 2017年春季年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [学会発表] Ia型超新星 SN2014Jの「すざく」sub MeV 観測レビューと将来 MeV観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu et al.
  • 学会等名: 第1回MeVガンマ線天文学研究会
  • 発表場所: 京都大学 北部総合教育研究棟 (京都府京都市)
  • 年月日: 2017-02-27 – 2017-02-28
  • 招待講演
• [学会発表] Future high-sensitive gamma-ray observations of nucleosynthesis nuclei in neutron star mergers (2016)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu et al.
  • 学会等名: Symposium on "New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources"
  • 発表場所: 京都大学 基礎物理学研究所 (京都府京都市)
  • 年月日: 2016-12-26 – 2016-12-28
  • 国際学会
• [学会発表] Soft Gamma-ray Observation of SN2014J with Suzaku (2016)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu
  • 学会等名: Nuclei in the Cosmos XIV
  • 発表場所: 朱鷺メッセ 新潟コンベンションセンター(新潟県新潟市)
  • 年月日: 2016-06-19 – 2016-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Hitomi satellite, SXS simulators (2016)
  • 著者名/発表者名: Terada Yukikatsu
  • 学会等名: Workshop "High-resolution X-ray spectroscopic software and tools"
  • 発表場所: ESA-ESAC, Villanueva de la Canada, Madrid, Spain
  • 年月日: 2016-05-12 – 2016-05-13
  • 国際学会 / 招待講演