2020 Fiscal Year Annual Research Report
Gravitational Wave Sources Probed with High Energy Observations
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
17H06362
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
河合 誠之 東京工業大学, 理学院, 教授 (80195031)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 貴紀 青山学院大学, 理工学部, 教授 (00645161)
上田 佳宏 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10290876)
三原 建弘 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (20260200)
根來 均 日本大学, 理工学部, 教授 (30300891)
有元 誠 金沢大学, 先端宇宙理工学研究センター, 助教 (40467014)
深沢 泰司 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (60272457)
井岡 邦仁 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | X線天文学 / ガンマ線天文学 / 重力波 / 中性子星 / ブラックホール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MAXI, CALET, Swift, および Fermi を用いたブラックホール、中性子星、γ線バースト（GRB）など重力波関連天体の観測を継続しつつ、データ解析と理論研究、および装置開発を以下の通り進めた。LIGO-Virgo-KAGRA重力波第３期観測（O3）の全重力波事象に対してX線・γ線放射は検出されず、その結果をミッションごとに発表した。MAXIは、ブラックホール連星候補天体MAXI J1848-015、MAXI J0903-531、MAXI J1803-298を発見した。MAXIからNICERへISS上で新星情報を伝達し、発見10分後からＸ線追観測を行うシステムOHMAN(On-orbit Hook-up of MAXI and NICER)を開発しISSに装備した。GRBの観測も各ミッションで継続し、GCN、論文等で検出を報告した。また、GW/GRB170817と同様の光度曲線を持つ過去のγ線バーストを解析し、コクーン放射の兆候を見出した。M51銀河にある超高光度X線源（ULX）の一つから周期的なディップ現象を発見し、ULXを含む銀河系外X線連星カタログを構築した。理論研究では、γ線バーストの残光からジェットの形状を求め、連星中性子星合体イベントGW170817へ適用したこと、連星中性子星合体後に飛び散った物質が、再び中心のブラックホールに降着することで、GW170817の数百日後に観測されているＸ線を説明するフォールバックモデルを提唱した。またFRBの起源が連星中性子星の場合に期待される電波残光の理論予想強度が現状のFRB残光探査による上限値と矛盾のないことを示し、CHIMEでの電波残光の予想検出数を計算した。さらにGRB位置決定用超小型衛星2機の打上げ、軟X線CMOSセンサーおよびその高速読み出しシステムの開発を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MAXIは運用の延長が認められ、X線連星やガンマ線バーストなどの突発現象に対して計画通りの探索を行っている。特にMAXI J0903-531はMAXIの4日間積分での検出限界強度での発見となった。また、CALET の運用延長が認められた。当初の予定通り、Fermi-LATによる観測も進んでいる。Swift, CALET等各ミッションでのO3への対応観測の結果も次々に論文として出版された。世界に伍してタイムリーにフォールバックモデルを提唱することができた。また、r過程元素合成に対して制限を与えたのは我々だけであった。
また、既存のデータを用いた研究として、特に軟X線に高い感度をもつHETE衛星のデータを用いることで、コクーン放射を見出すことができ、現在の理論から予想される結果と無矛盾となる結果を得た。現在論文を執筆中である。ULXは重力波天体の前段階天体の候補であるため、本カタログは今後の重力波天体の統計的研究の基本データベースの一つとなるもので、十分な進展があったといえる
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| Strategy for Future Research Activity |
Ｘ線・γ線衛星ミッションMAXI、Swift，CALET、Fermi-LATを用いたＸ線連星やガンマ線バーストの監視と多波長観測を継続する。MAXIでは新たにOHMANを用いたNICERとの連携Ｘ線追観測も行う。MAXIの速報システムの改良を実装し、より暗い突発天体の自動速報を行う。LIGO-Virgo-KAGRA O4への準備も進める。各ミッション及び過去の衛星データの解析を進めて、GRB/GWイベントと関連を持つと思われるX線・ガンマ線放射を統計的にまとめる。ULXカタログの多波長追求観測をすすめ、その統計的性質を明らかにする。理論研究では、連星中性子星合体後のフォールバックした後にできるブラックホール降着円盤の進化も考えて、Ｘ線の光度進化を求める。連星中性子星合体の電波残光モデルの精密化を進めるとともに、繰り返すタイプのFRBの統計的性質についての探求を進める。
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[Journal Article] GRB 191016A: A Long Gamma-Ray Burst Detected by TESS2021
Author(s)
Smith Krista Lynne、Ridden-Harper Ryan、Fausnaugh Michael、Daylan Tansu、Omodei Nicola、Racusin Judith、Weaver Zachary、Barclay Thomas、Veres Peter、Kann D. Alexander、Arimoto Makoto
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 911
Pages: 43～43
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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