４４Ｔｉの合成量に基づいた対称・非対称な重力崩壊型超新星爆発の元素合成の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16J03448
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 佐藤 寿紀 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Keywords: X線天文学 / 超新星残骸

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、重力崩壊型超新星の 44Ti の合成量を調査することで、爆発モデルに伴う元 素合成過程を明らかにすることであり、その実現のために、実験・観測の両面から研究を進めている。
(1). Cassioepia AのX線観測に基づく観測研究 : 超新星残骸 Cassiopeia Aは重力崩壊型超新星であり、本研究の鍵を握る 44Ti からの崩壊ガンマ線が硬 X 線観測で発見されている数少ないサンプルである。今年度私は、その44Tiと同じ領域で生成されていると考えられる鉄からのX線放射に着目した研究を行った。
これまで、Cassiopeia A は、年々X 線放射が暗くなっていることが過去の観測でわかられている。この原因として、衝撃波が強い減速受けているという解釈が受け入れられてきた。一方で私は、この超新星残骸内に存在する鉄の放射を調べ、その放射も同様に暗くなっていることを発見した。そして、私は新たに、Cassiopeia A がX線減光の原因は、衝撃波の減速ではなく、熱的プラズマが断熱膨張することによって、冷却されていると結論づけた(Sato et al. 2017, ApJ誌)。
(2). 超精密 X 線分光衛星ひとみの開発 : 2016 年に打ち上げられたひとみ衛星に搭載された精密X線分光システムの望遠鏡部の地上・軌上較正試験、応答関数の構築を行った。中でも、望遠鏡を 8 × 8mm の小さな X 線 ビームでくまなく評価し、その詳細の情報を全て組み込む事で、高精度な応答関数を構築する手法を確立した(Sato et al. 2016, JATIS誌)。現在では、その手法で構築した応答関数を、全世界のひとみ衛星ユーザーか実際に使っており、X線カロリメータの観測の全ての科学成果の導出に用いられている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼ当初の計画に沿って研究を進めることができた。本年度計画していた、Cassiopeia Aの観測研究とひとみの望遠鏡開発の両研究で査読論文の発表が完了したため、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。

Strategy for Future Research Activity

2017年度は、もともとひとみ衛星を用いた超新星残骸の観測研究を行う予定であったが、そのひとみ衛星は運用を終了してしまった。しかし一方で、重力崩壊型超新星残骸として考えられているかに星雲とG21.5-0.9の精密X線分光観測に成功している。当初の予定とは異なるが、これらの解析を進めることで、研究成果をあげる。そして、現在ひとみ衛星の軌道上での性能評価を望遠鏡開発の立場で行なっているので、それらの研究も進める。また、チャンドラ衛星を用いた、Cassiopeia Aや他の超新星残骸の観測研究も進めているので、これらの成果もまとめ、投稿論文として発表することを目指す。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Rutgers University/NASA/GSFC(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Rutgers University/NASA/GSFC
• [Journal Article] Multi-year X-ray variations of Iron-K and Continuum Emissions in the Young Supernoca Remnant Cassioeia A (2017)
  • Author(s): Toshiki Sato, Yoshitomo Maeda, Aya Bamba, Satoru Katsuda, Yutaka Ohira, Ryo Yamazaki, Kuniaki Masai, Hironori Matsumoto, Makoto Sawada, Yukikatsu Terada, John P. Hughes & Manabu Ishida
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 836 Pages: 225-235
  • DOI: 10.3847/1538-4357/836/2/225
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Examining the anglar resolution of the ASTRO-H Soft X-ray Telescopes (2016)
  • Author(s): Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Kazuki Tomikawa, Naomichi Kikuch, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos, Hideyuki Mori, Takanori Izumiya and Sari Minami
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 2(4) Pages: 044001
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.2.4.044001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • Author(s): Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Hideyuki Mori, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Naomichi Kikuch, Sho Kurashima, Nozomi Nakaniwa, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos
  • Journal Title: SPIE Proceedings Volume: 9905 Pages: 99053X
  • DOI: 10.1117/12.2232175
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Sho Kurashima, Akihiro Furuzawa, Toshiki Sato, Naomichi Kikuchi, Nozomi Nakaniwa, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takashi Okajima, Hideyuki Mori, Hironori Matsumoto, Keisuke Tamura, Kazunori Ishibashi, Takayuki Hayashi, Takuya Miyazawa, Masato Maejima, Shun Yoshikawa
  • Journal Title: SPIE Proceedings Volume: 9905 Pages: 99053Y
  • DOI: 10.1117/12.2231173
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Yoshitomo Maeda, Naomichi Kikuchi, Sho Kurashima, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Takashi Okajima, Hironori Matsumoto, Ikuyuki Mitsuishi, Shigetaka Saji, Toshiki Sato, Sasagu Tachibana, Hideyuki Mori, Finn Christensen, Nicolai Brejnholt, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga
  • Journal Title: SPIE Proceedings Volume: 9905 Pages: 99053Z
  • DOI: 10.1117/12.2232727
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In-flight Calibration Status of the Soft X-ray Telescopes (SXTs) onboad the Hitomi Satellite (2017)
  • Author(s): Toshiki Sato (on behalf of Hitomi’s SXT team)
  • Organizer: 12th IACHEC meeting
  • Place of Presentation: アメリカ, オンタリオ
  • Year and Date: 2017-03-27 – 2017-03-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ひとみ」衛星 SXS 精密X線分光器によるG21.5-0.9の熱的プラズマ放射の探査 (2017)
  • Author(s): 佐藤寿紀, 辻本匡弘、前田良知、森浩二、山口弘悦、馬場彩、他「ひとみ」コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] カシオペア A の逆行衝撃波の固有運動とスペクトル変動の調査 (2017)
  • Author(s): 佐藤寿紀, 勝田哲、馬場彩、石田學、前田良知
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] ひとみ (ASTRO-H) 搭載軟X線望遠鏡の Crab 観測による軌道上での性能評価 (2017)
  • Author(s): 倉嶋翔, 佐藤寿紀, 中庭望, 浅井龍太, 石田學, 前田良知, 飯塚亮, 上田周太朗, 岡島崇, 森英之, 林多佳由, 内田裕之、田中孝明、中嶋大、井上翔太、森浩二、信川正順
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] 「ひとみ(ASTRO-H)」搭載軟X線望遠鏡(SXT)の軌道上での有効面積の評価 (2017)
  • Author(s): 中庭望, 佐藤寿紀, 倉嶋翔, 浅井龍太, 石田學, 前田良知, 飯塚亮, 上田周太朗, 内田裕之, 田中孝明, 中嶋大, 井上翔太, 森浩二), 信川正順, 岡島崇, 森英之, 林多佳由
  • Organizer: 日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15 – 2017-03-18
• [Presentation] Direct Ejecta Velocity Measurements of Tycho's Supernova Remnant (2016)
  • Author(s): Toshiki Sato, John P. Hughes
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] The ASTRO-H SXT performance to the large off-set angles (2016)
  • Author(s): Toshiki Sato, Ryo Iizuka, Hideyuki Mori, Takayuki Hayashi, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Naomichi Kikuch, Sho Kurashima, Nozomi Nakaniwa, Takashi Okajima, Yang Soong, Peter J. Serlemitosos
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: イギリス, エディンバラ
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reflectivity around the gold M-edges of x-ray reflector of the Soft X-ray Telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Sho Kurashima, Akihiro Furuzawa, Toshiki Sato, Naomichi Kikuchi, Nozomi Nakaniwa, Yoshitomo Maeda, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takashi Okajima, Hideyuki Mori, Hironori Matsumoto, Keisuke Tamura, Kazunori Ishibashi, Takayuki Hayashi, Takuya Miyazawa, Masato Maejima, Shun Yoshikawa
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: イギリス, エディンバラ
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reflectivity around the gold L-edges of x-ray reflector of the soft x-ray telescope onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Yoshitomo Maeda, Naomichi Kikuchi, Sho Kurashima, Manabu Ishida, Ryo Iizuka, Takayuki Hayashi, Takashi Okajima, Hironori Matsumoto, Ikuyuki Mitsuishi, Shigetaka Saji, Toshiki Sato, Sasagu Tachibana, Hideyuki Mori, Finn Christensen, Nicolai Brejnholt, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga
  • Organizer: Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: イギリス, エディンバラ
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A kinematic study of Tycho’s supernova remnant (2016)
  • Author(s): John P. Hughes & Toshiki Sato
  • Organizer: Supernova Remnants: An Odyssey in Space after Stellar Death
  • Place of Presentation: ギリシャ, クレタ
  • Year and Date: 2016-06-06 – 2016-06-11
  • Int'l Joint Research