超新星残骸に付随するフィラメント状分子雲の探究

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 新しい星形成論によるパラダイムシフト：銀河系におけるハビタブル惑星系の開拓史解明
• 研究課題/領域番号: 19H05075
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 佐野 栄俊 国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (50739472)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 分子雲形成 / フィラメント / 超新星残骸 / ALMA / 電波天文学 / W28

研究実績の概要

本研究は、分子雲の形成機構として注目を集めている「複数の衝撃波層による連鎖的分子雲形成モデル」(Inutsuka et al. 2015, A&A, 580, 49) の観測的検証を最終目的とする。その達成のために、超新星残骸や電離領域の境界面に位置する分子雲を十分な空間分解能で解像し、衝撃波によって進化・形成された分子雲のフィラメント状分布およびその物理量を明らかにして、理論モデルとの比較検討を行う。本年度は、ALMA により得られた観測データの解析および成果発表に注力した。主な研究成果は以下の通りである。
[1] 超新星残骸 RXJ1713.7-3946 に付随する分子雲を、ALMA 電波干渉計を用いて ~0.02 pc という前例のない空間分解能で解像した。結果として、直径 ~0.06-0.10 pc, 密度 ~10^4 cm^-3 の粒状またはフィラメント状の矮小分子雲を数十個特定した。これらは超新星爆発母天体からの恒星風圧縮によって形成されたとみられ、高密度なため衝撃波に曝されながらも生き残った成分であることが明らかになった。フィラメント状分子雲の形成・進化を紐解く上で重要な観測結果である。成果は The Astrophysical Journal Letters に筆頭著者論文として投稿・出版済みである。
[2] 超新星残骸 W28 に付随する分子雲を、ALMA ACA によって ~0.06 pc の空間分解能で解像した。結果として、幅 ~0.1 pc、典型的な線密度 20-30 太陽質量/pc のフィラメント状分子雲を多数発見した。これらは星形成を伴っていないことから、超新星残骸の衝撃波によって過去数万年の間に形成された高密度分子雲と解釈した。本成果は国内外の研究会で講演し、現在査読つき論文としてまとめている。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] The University of Adelaide/Western Sydney University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: The University of Adelaide/Western Sydney University
• [国際共同研究] CfA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: CfA
• [国際共同研究] FAU Erlangen-Nurnberg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: FAU Erlangen-Nurnberg
• [雑誌論文] Intrusion of MeV-TeV Cosmic Rays into Molecular Clouds Studied by Ionization, the Neutral Iron Line, and Gamma Rays (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujita Yutaka、Nobukawa Kumiko K.、Sano Hidetoshi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 908 ページ: 136～142
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abce62
  • 査読あり
• [雑誌論文] The interstellar medium in young supernova remnants: key to the production of cosmic X-rays and gamma-rays (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano Hidetoshi、Fukui Yasuo
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 巻: 366 ページ: 58～74
  • DOI: 10.1007/s10509-021-03960-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pursuing the Origin of the Gamma Rays in RX J1713.7-3946 Quantifying the Hadronic and Leptonic Components (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukui Yasuo、Sano Hidetoshi、Yamane Yumiko、Hayakawa Takahiro、Inoue Tsuyoshi、Tachihara Kengo、Rowell Gavin、Einecke Sabrina
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 915 ページ: 84～98
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abff4a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CO Observations of the Mixed-morphology Supernova Remnant W49B: Efficient Production of Recombining Plasma and Hadronic Gamma Rays via Shock-Cloud Interactions (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Yoshiike S.、Yamane Y.、Hayashi K.、Enokiya R.、Tokuda K.、Tachihara K.、Rowell G.、Filipovic M. D.、Fukui Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 919 ページ: 123～137
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0dba
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Unbiased CO Survey toward the Northern Region of the Small Magellanic Cloud with the Atacama Compact Array. I. Overview: CO Cloud Distributions (2021)
  • 著者名/発表者名: Tokuda Kazuki、Kondo Hiroshi、Ohno Takahiro、Konishi Ayu、Sano Hidetoshi、Tsuge Kisetsu、Zahorecz Sarolta、Goto Nao、Neelamkodan Naslim、Wong Tony、Sewilo Marta、Fukushima Hajime、Takekoshi Tatsuya、Muraoka Kazuyuki、Kawamura Akiko、Tachihara Kengo、Fukui Yasuo、Onishi Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 922 ページ: 171～186
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac1ff4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of a Wind-blown Bubble Associated with the Supernova Remnant G346.6-0.2: A Hint for the Origin of Recombining Plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Suzuki H.、Nobukawa K. K.、Filipovic M. D.、Fukui Y.、Moriya T. J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 923 ページ: 15～25
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac1c02
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Associated Molecular and Atomic Clouds with X-Ray Shell of Superbubble 30 Doradus C in the LMC (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamane Y.、Sano H.、Filipovic M. D.、Tokuda K.、Fujii K.、Babazaki Y.、Mitsuishi I.、Inoue T.、Aharonian F.、Inaba T.、Inutsuka S.、Maxted N.、Mizuno N.、Onishi T.、Rowell G.、Tsuge K.、Voisin F.、Yoshiike S.、Fukuda T.、Kawamura A.、Bamba A.、Tachihara K.、Fukui Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 918 ページ: 36～52
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0adb
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Element Stratification in the Middle-aged SN Ia Remnant G344.7-0.1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Kotaro、Yamaguchi Hiroya、Slane Patrick O.、Park Sangwook、Katsuda Satoru、Sano Hidetoshi、Lopez Laura A.、Plucinsky Paul P.、Kobayashi Shogo B.、Matsushita Kyoko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 897 ページ: 62～74
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab94a6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Near-infrared [Fe II] and H2 Line Mapping of the Supernova Remnant IC 443 with the IRSF/SIRIUS (2020)
  • 著者名/発表者名: Kokusho Takuma、Torii Hiroki、Nagayama Takahiro、Kaneda Hidehiro、Sano Hidetoshi、Ishihara Daisuke、Onaka Takashi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 899 ページ: 49～56
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab9cb3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shock-Cloud Interaction in the Southwestern Rim of RX J1713.7-3946 Evidenced by Chandra X-Ray Observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Sano Hidetoshi、Tsuru Takeshi Go
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 900 ページ: L5～L10
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abaef0
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALMA CO Observations of Gamma-Ray Supernova Remnant N132D in the Large Magellanic Cloud: Possible Evidence for Shocked Molecular Clouds Illuminated by Cosmic-Ray Protons (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Plucinsky P. P.、Bamba A.、Sharda P.、Filipovic M. D.、Law C. J.、Alsaberi R. Z. E.、Yamane Y.、Tokuda K.、Acero F.、Sasaki M.、Vink J.、Inoue T.、Inutsuka S.、Shimoda J.、Tsuge K.、Fujii K.、Voisin F.、Maxted N.、Rowell G.、Onishi T.、Kawamura A.、Mizuno N.、Yamamoto H.、Tachihara K.、Fukui Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 902 ページ: 53～66
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abb469
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CO Observations of the Gamma-Ray Supernova Remnant RX J1713.7-3946: Discovery of Shocked Molecular Cloudlets and Filaments at 0.01 pc Scales (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Inoue T.、Tokuda K.、Tanaka T.、Yamazaki R.、Inutsuka S.、Aharonian F.、Rowell G.、Filipovic M. D.、Yamane Y.、Yoshiike S.、Maxted N.、Uchida H.、Hayakawa T.、Tachihara K.、Uchiyama Y.、Fukui Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 904 ページ: L24～L30
  • DOI: 10.3847/2041-8213/abc884
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALMA CO observations of a giant molecular cloud in M33: Evidence for high-mass star formation triggered by cloud-cloud collisions (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano Hidetoshi、Tsuge Kisetsu、Tokuda Kazuki、Muraoka Kazuyuki、Tachihara Kengo、Yamane Yumiko、Kohno Mikito、Fujita Shinji、Enokiya Rei、Rowell Gavin、Maxted Nigel、Filipovic Miroslav D、Knies Jonathan、Sasaki Manami、Onishi Toshikazu、Plucinsky Paul P、Fukui Yasuo
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 73 ページ: S62～S74
  • DOI: 10.1093/pasj/psaa045
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 再結合優勢プラズマを持つ超新星残骸 G346.6-0.2 に付随する星間雲 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 鈴木寛大, 信川久実子, Miroslav D. Filipovic, 福井康雄, 守屋尭
  • 学会等名: 日本天文2022年春季年会
• [学会発表] 超新星残骸の多波長観測で探る星間現象 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 宇宙電波懇談会シンポジウム2021
• [学会発表] ALMA で探るフィラメント状分子雲の形成機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 新学術領域「星惑星形成」大研究会
• [学会発表] ALMA で探る超新星残骸の物理過程 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: SNR Workshop 2022
• [学会発表] ALMA CO Observations of the Gamma-Ray Supernova Remnant RX J1713.7-3946: Discovery of Shocked Molecular Cloudlets and Filaments at 0.01 pc scales (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano, H., T. Inoue, K. Tokuda, T. Tanaka, R. Yamazaki, S. Inutsuka, F. Aharonian, G. Rowell, M. Filipovic , Y. Yamane, S. Yoshiike, N. Maxted, H. Uchida, T. Hayakawa, K. Tachihara, Y. Uchiyama, Y. Fukui
  • 学会等名: ALMA/45m/ASTE Users Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Studies of Gamma-ray Emission from Molecular and Atomic Clouds with CTA (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano, H. and Y. Fukui
  • 学会等名: COSPAR 2021: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALMAによるガンマ線超新星残骸RX J1713.7-3946の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 井上剛志, 犬塚修一郎, 山根悠望子, 吉池智史, 早川貴敬, 立原研悟, 福井康雄, 徳田一起, 田中孝明, 内田裕之, 山崎了, 内山泰伸, F. Aharonian, G. Rowell, M. D. Filipovic, N. Maxted
  • 学会等名: 日本天文学会2021年春季年会
• [学会発表] 電波干渉計で探るフィラメント状分子雲の形成機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 徳田一起, 山根悠望子, 井上剛志, 犬塚修一郎, 立原研悟, 福井康雄
  • 学会等名: 日本天文学会2021年春季年会
• [学会発表] ALMA による超新星残骸 W49B の観測: 宇宙線加速と過電離プラズマの起源 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 吉池智史, 山根悠望子, 立原研悟, 福井康雄, 林克洋, 榎谷玲依, 徳田一起, G. Rowell, M. Filipovic
  • 学会等名: 日本天文学会2021年秋季年会
• [学会発表] ALMA による超新星残骸 W49B の CO 観測: ガンマ線と過電離プラズマの起源の探究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 吉池智史, 山根悠望子, 立原研悟, 福井康雄, 林克洋, 榎谷玲依, 徳田一起, G. Rowell, M. Filipovic
  • 学会等名: 日本物理学会2021年秋季大会
• [学会発表] Interstellar Hydrogen in Gamma-Ray Supernova Remnants as a Key to Understanding the Origin of Cosmic Rays (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano, H.
  • 学会等名: Linking the science of large interferometers in the 2030s
  • 国際学会
• [学会発表] ASTE science I: Supernova Remnants (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano, H.
  • 学会等名: ALMA/45m/ASTE Users Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] FUGIN の成果を軸とした超新星残骸研究の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: FUGIN & COMING リモート研究会
• [学会発表] ALMA による TeV ガンマ線超新星残骸 N132D の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 山根悠望子, 柘植紀節, 立原研悟, 福井康雄, 徳田一起, 馬場彩, P. P. Plucinsky, M. D. Filipovic, G. Rowell, F. Voisin, 他 N132D プロジェクトチーム
  • 学会等名: 日本天文学会2020年秋季年会
• [学会発表] ALMA 電波干渉計による銀河系内超新星残骸観測の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 超新星残骸リモート研究会2020
• [学会発表] 恒星風圧縮によるフィラメント状分子雲の形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊
  • 学会等名: 分子雲から原始星誕生までを追う~新時代の星形成モデル構築に向けて~
• [学会発表] ALMA 電波干渉計によるガンマ線超新星残骸 RX J1713.7-3946 北西部の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野栄俊, 井上剛志, 徳田一起, 田中孝明, 山崎了, 犬塚修一郎, F. Aharonian, G. Rowell, M. D. Filipovic , 山根悠望子, 吉池智史, N. Maxted, 内田裕之, 早川貴敬, 立原研悟, 内山泰伸, 福井康雄
  • 学会等名: 高エネルギー宇宙物理学研究会2020
• [学会発表] An ALMA View of Molecular Cloudlets/Filaments in the Supernova Remnant RX J1713.7-3946 (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano, H., T. Inoue, K. Tokuda, T. Tanaka, R. Yamazaki, S. Inutsuka, F. Aharonian, G. Rowell, M. Filipovic , Y. Yamane, S. Yoshiike, N. Maxted, H. Uchida, T. Hayakawa, K. Tachihara, Y. Uchiyama, Y. Fukui
  • 学会等名: NAOJ Division of Science & CfCA workshop 2020
  • 国際学会
• [備考] SNR Workshop 2022
  • URL: https://www1.gifu-u.ac.jp/~hsano/SNRWS/2022/index.html
• [備考] 超新星残骸において陽子起源ガンマ線の分離測定に初めて成功
  • URL: https://sci.nao.ac.jp/main/highlights/20210823