共同研究・競争的資金等の研究課題

• 基盤研究(C), 2021年04月01日 - 2024年03月31日, 21K03615, 超精密X線分光を用いた運動測定とプラズマ診断による銀河中心領域の活動史の解明, 信川 正順; 内山 秀樹; 山内 茂雄; 信川 久実子, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良教育大学, 4160000, 3200000, 960000, 本研究課題での目的は、これまで解明されていない銀河中心拡散X線放射(GCXE)の起源を次世代のX線天文衛星XRISMを用いて観測し、構成成分を定量的に分離し、その運動を初めて測定することである。
  XRISMは2022年度打ち上げ予定であり、本研究課題の研究者全員は XRISMの開発メンバーの一員でもある。2021年度は XRISMの開発を進め、観測の準備を行った。特に、観測装置の開発ではフライトモデルの製作を行い、検証試験および性能確認試験を実施した。さらにデータ較正の方法の開発も進めるとともに、実データを用いて較正データベースの準備を行った。打ち上げ後の観測データ処理システムの開発を進め、テストデータを用いた確認を実施し、問題がないことを確認した。
  さらに、すざく衛星によるデータを用いて、GCXEスペクトルを構成する成分の定量分析を行った。我々が2016年に調べた結果では、5keV以上のエネルギー帯域だけであったが、全エネルギー帯域のスペクトルを用いた。その結果、X線点源や冷たいX線成分だけでは観測スペクトルの再現はできないが、それらに真に広がったプラズマ成分を加えると再現できることがわかった。そのプラズマは温度kT~1 keVの過電離状態である可能性がある。特に、これまでは温度kT~7 keVと高温であるため、銀河の重力では留めておけないことが問題だった。それよりも低温であれば、その問題は解決できるかもしれない。
  また、GCXEの高温プラズマの候補の1つである超新星残骸の研究も進めた。特に通常の超新星残骸プラズマの進化では考えられない過電離状態の起源を明らかにするために、通常の電離進行型の超新星残骸も含めた複数の天体データを集めて、系統調査を行った。その結果、過電離を示す天体の電子温度は、通常天体の電子温度の時間変化と矛盾がなく、電離が促進されている可能性がわかった。, kaken

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• 基盤研究(C), 2012年04月01日 - 2016年03月31日, 24540232, 銀河に付随する拡散Ｘ線放射の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2600000, 2000000, 600000, 銀河系内に存在する拡散X線放射の起源を探るため、広い範囲にわたって鉄元素から放射される特性X線に注目した解析を行った。電離の進んでいない鉄からの6.4keV輝線、ヘリウム様イオンからの6.7 keV輝線、水素様イオンからの6.97 keV輝線の強度を求め、空間分布と等価幅を評価した。点源起原の候補となりうる白色矮星連星系やフレア星等の空間構造、輝線強度と比較し、銀河系内拡散X線放射の起源について検討した。系外銀河に付随する拡散X線放射の探査を行い、M101銀河に鉄輝線を伴う放射の存在を明らかにした。銀河系内の超新星残骸等、拡散X線放射をもつ天体の構造とスペクトルの解析を行った。, kaken

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• 基盤研究(C), 2009年 - 2011年, 21540234, スペクトル観測に基づく銀河面X線放射の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2080000, 1600000, 480000, 「すざく」衛星を用いて観測した銀河中心、銀河円盤領域、銀河バルジ領域のデータを解析し、鉄輝線の特徴を調査した。6. 97/6. 7keV輝線強度比は系統的に銀河中心領域、銀河バルジ領域で高く、銀河円盤領域で低くなること等を示した。スペクトルは晩期型星連星系と白色矮星連星系のスペクトルに比べて鉄輝線の強度が強いこと等がわかった。銀河円盤領域に位置する新天体、関連する超新星残骸等の研究も行った。, kaken

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• 基盤研究(C), 2006年 - 2008年, 18540228, 広帯域X線観測による銀河面X線放射の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 1800000, 1500000, 300000, X線天文衛星により取得した観測データの解析により、銀河面X線放射に電離の進んでいない鉄からの輝線を発見し、数千万度の温度の希薄な高温プラズマガスからの放射に加えて非熱的放射が存在することを明らかにした。鉄輝線を中心に、X線スペクトルの特徴より起源について考察を行った。また、銀河中心、銀河円盤領域の観測中に見つかったトランジェント天体、銀河面X線放射との関連が深いと考えられる超新星残骸の解析も行い、これらの特徴、性質を明らかにした。, kaken

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• 基盤研究(C), 2003年 - 2005年, 15540225, 銀河系内に存在する拡がったX線天体の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 1600000, 1600000, 銀河円盤、銀河バルジ領域に存在する拡がったX線放射について、「ぎんが」衛星による銀河面領域のスキャン、およびポインティング観測のデータの解析を行った。X線スペクトルは、いずれの領域もよく似ており、領域による大きな違いは見られないことを確認した。また、数千万Kの温度の光学的に薄い高温プラズマガス中に存在する24階電離した鉄イオンの出す輝線スペクトルの強度の空間分布を調べ、高温プラズマガスが銀河系の構造に沿って広く分布していることを確認した。非熱的放射が卓越する10keV以上のエネルギーバンドのX線強度についても同様の解析を行い、このバンドの強度も熱的放射成分と同様の空間分布を示すことがわかった。このことは非熱的放射成分も銀河系全体にわたって広く存在していることを示唆する。
  「あすか」銀河面サーベイ観測において初めてX線を検出した超新星残骸について解析を行った。G344.7-0.1のX線スペクトルには900万K程度のプラズマガスからの熱的放射成分に加えて、電離の進んでいない鉄からの強い輝線が存在することを明らかにした。
  「あすか」銀河面サーベイ観測で発見した拡がった構造を持つ未同定天体の性質を調べ、これらが非熱的放射成分をもつ超新星残骸である可能性が高いことを示した。
  「ぎんが」衛星による銀河中心付近のスキャン観測で発見されたトランジェント天体について、解析を行った。スキャンデータより天体の位置を決定した。X線スペクトルはコンプトン散乱された黒体放射モデル、または2温度の黒体放射モデルでよく表され、スペクトルに大きな変動が見られないこと、などがわかった。, kaken

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• 特定領域研究, 2003年 - 2004年, 15037201, 銀河面サーベイ観測にもとづくブラックホール候補天体の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 1400000, 1400000, ぎんが衛星を用いた銀河面サーベイ観測のデータを解析し、ブラックホール候補天体の探査を行った。その結果、じょうぎ座の方向に柔らかいX線スペクトルをもつ天体を発見した。X線カタログと照合したが、本研究で求めた誤差領域は大きいため、明確な対応天体は特定できなかった。新天体である可能性が高い。同じ領域はぎんが衛星で複数回観測を行っているが、この天体が検出できたのは1988年4月のみである。またアメリカのRXTE衛星の銀河面サーベイ観測でも対応する天体はみられない。これらのことから、トランジェント天体であると結論した。X線スペクトルは、ブラックホール天体がハイステートの時期に見せるX線スペクトルと同様の温度が600万度の降着円盤からの放射モデルでよく説明できる。X線スペクトルの特徴、トランジェント天体であることはブラックホール候補天体のもつ性質と矛盾しないことがわかった。この結果については論文にまとめ、投稿した。
  銀河円盤領域にはたくさんのX線天体が存在する。銀河中心方向に見つかったトランジェント天体は、存在する位置とX線スペクトルのおおよその形から考えて、小質量星と中性子星との連星系である可能性が高い。そのX線スペクトルをこの種類の天体で適用される降着円盤からと中性子星表面からの放射のモデルで合わせてみると、降着円盤からの放射の温度は典型的な値に比べ高くなることがわかった。これはブラックホール候補天体のvery high stateにおける傾向とよく似ている。ブラックホール候補天体の場合と同じような高温のプラズマによるコンプトン散乱の効果も考慮し、スペクトル解析を行った。, kaken

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• 特定領域研究(A), 1998年 - 2001年, 10147103, X線によるマゼラン星雲等の星形成領域の研究, 小山 勝二; 山内 茂雄; 伊藤 真之; 長瀬 文昭; 北本 俊二, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 京都大学, 77500000, 77500000, ASCA衛星とチャンドラ衛星(公募観測)をもちいたマゼラン雲のX線天体種族の系統的研究、星形成活動と関連する課題の研究、X線検出技術開発のプロジェクトを完成させた。
  今年度の成果は:
  小マゼラン雲のX線源を系統的に研究し、X線パルサー10個以上発見を含む、種族分類を終了した。最終報告の投稿論文を製作中である。
  銀河系内、星形成領域の最高感度の観測を実行し、蛇使い座暗黒星雲から後期原始星(class1)と褐色わい星からのX線を始めて系統的に研究し、その発生機構を明らかにした。
  オリオン分子雲中の前期原始星(class0)からのX線を発見した。また一角獣座の分子雲中から大質量前主系列星からのX線を始めて検出した。
  世界最高レベルに近い性能をもつX線CCDの開発、製作に成功した。
  またX線イベント抽出方法を開発し、実質的な高いエネルギー感度を向上を実現した。, kaken

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• 奨励研究(A), 1997年 - 1998年, 09740167, 天文衛星を用いた超新星残骸の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 1700000, 1700000, 前年度に引き続き、現在私たちが「あすか」衛星を利用して進めている、硬X線銀河面サーベイ観測(ASCA Galactic Plane Survey)によって得られたデータの解析を行った。
  銀河円盤上に存在し、電波領域で検出されている超新星残骸のX線スペクトルを調べた。これらの多くはX線スペクトルに硅素、硫黄などからの輝線が明確に検出され、超新星爆発の際に生じた衝撃波によって加熱生成された高温ガスからの放射であると結論できたが、一部の超新星残骸では、X線スペクトルに明確な輝線を検出することができなかった。観測時間が短いため、データ統計の不十分さによって輝線が検出できなかったという可能性も考えられるが、非熱的放射である可能性も考えられる。
  また、サーベイ観測で、円盤状、アーク状、リング状の構造を持つ、拡がった天体がいくつか検出できた。これらは既知の天体に同定されず、新超新星残骸である可能性が高い。X線スペクトルは通常の超新星残骸に比べ、硬X線の割合が多く、また、明確な輝線を示さないことから、非熱的放射を持つ超新星残骸である可能性が考えられる。これらの性質を明らかにするために、長時間追観測を提案した。
  最近の観測で、超新星残骸には非熱的放射が付随していることが示されてきた。銀河面に沿って拡がる拡散成分には、輝線を伴う高温ガス成分の他に、硬X線からガンマ線領域にわたって伸びる非熱的成分が存在することが指摘されているが、この成分は超新星残骸の集合として説明できる可能性がでてきた。今後、両成分について系統的に観測、研究を続けていく予定である。, kaken

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• 国際学術研究, 1996年 - 1998年, 08044103, 「あすか」衛星によるX線天文学の観測的研究, 長瀬 文昭; 田中 靖郎; 石田 学; 高橋 忠幸; 満田 和久; 井上 一; 宇野 伸一郎; HOLT S.; 伊藤 真之; SERLEMITSOS P.; 松岡 勝; 北本 俊二; WHITE N.E.; 林田 清; MADJSKI G.; 田原 譲; CANIZARES C.; 大橋 隆哉; MUSHOTZKY R.; 紀伊 恒男; PETER R.; 国枝 秀世; 山内 茂雄; 堂谷 忠靖; 村上 敏夫; 常深 博; 牧島 一夫; 小山 勝二; 山下 広順; 三原 建弘; 小川原 嘉明; 吉田 篤正; 槙野 文命; HUGHES J.; 宮田 恵美; 鶴 剛; 粟木 久光; 石崎 欣尚; 藤本 龍一; 上田 佳宏; 根来 均; 田代 信; 河合 誠之; RICKER G.; HELFAND D.; MCCAMMON D., 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 宇宙科学研究所, 9100000, 9100000, 「あすか」は、日米共同で製作されたX線天文衛星であり、1993年2月に打ち上げられた。そして、その後の観測運用も両国の緊密な協力によって遂行されている。これまで衛星は順調に運用され、装置は正常に稼し、所期の性能を発揮しており、試験観測・公募観測とも順調に行われてきた。本研究の目的はこの衛星の観測・運営を日米協力の下で行い、中性子星やブラックホールを含むX線連星や、超新星残骸、活動的銀河核、銀河団等からのX線放射、宇宙X線背景放射等の研究を行うことであった。この目的に沿って研究を進め次の各項目に述べる成果を挙げた。
  (1) 専門科学者グループの会合を定期的に開催し、観測計画の評価・ターゲットの選択、衛星の運用、適切な検出器較正等の衛星観測運営上の基本方針について討議をおこなった。
  (2) X線望遠鏡および各測定装置の精密な較正を行うとともに、各検出器の諸特性・応答関数の時間変化を明らかにし、すべての観測に対し正確な解析を可能とした。
  (3) データ解析ソフトウエアーの改良・拡充、科学データの編集、管理を両国研究者が協力し且つ継続的におこなった。
  (4) 観測から得られたデータを共同で解析、討議を行って、その科学的成果をまとめた。さらにこれらの得られた成果を各種国際学会・研究集会において発表し、また学術専門誌に公表した。
  (5) 観測者の占有期間を過ぎたデータを統一的に編集・管理し、またその観測記録を整備して、これらの観測記録、アーカイブデータを広く公開し、世界中の研究者の使用の便に供した。
  特に、「あすか」によるX線観測では、その高感度、高帯域、高分光撮像特性により、宇宙論研究に重大な寄与をするX線背景放射の解明、遠方のクエーサーや原始銀河からのX線放射の発見、銀河団の進化および暗黒物質の解明、活動銀河核、ブラックホール天体、ジェット天体、強磁場中性子星等の特異天体の解明、激変星、高温白色わい星、超新星残骸等における高温プラズマ状態の研究等において重要な成果を得ることが出来た。これら「あすか」の成果は国際的にも高く評価されている。以上、本研究課題に対する科学研究費補助金により、国際協力の下での「あすか」衛星の観測・運営が円滑に行われ、また十分な科学的成果を挙げることが出来た。, kaken

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• 奨励研究(A), 1996年 - 1996年, 08740167, X線観測による原始星の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 900000, 900000, 本研究の目的は、原始星、T Tauri型星など前主系列星をX線で観測し、星形成の初期段階におけるX線放射メカニズムおよび活動性の進化を統一的に調べることである。このためさまざまな種類の天体を比較検討する必要があり、本年度は大質量星も形成されているオリオン星雲と小質星が生成されているカメレオン座分子雲IIのデータ解析を行い、結果を検討した。オリオン星雲では、原始星の存在している領域が密集領域であるため、あすか衛星の角分解能では、原始星候補からのX線を特定することができなかった。しかし、それ以外に多数のT Tauri型星が検出でき、これらが高温のプラズマガスからの放射として説明できることがわかった。カメレオン座分子雲IIの観測では全部で8つの天体を検出することができた。しかし、この領域に存在する原始星候補からは有為なX線を検出することができなっかった。原始星候補からのX線が検出できなかったカメレオン座分子雲IIと検出された蛇使い座分子雲、南の冠座分子雲との違いについて今後検討を進めたい。また、オリオン星雲とカメレオン座分子雲IIに存在するT Tauri型星の特徴を比較した結果、オリオン星雲の天体はカメレオン座分子雲IIの天体に比べて、ガスの温度が高温になる傾向があり、0.7-10keVのエネルギー領域の光度も大きいことがわかった。温度の違いは何が原因であるのか、今後サンプルを増やし、検討を行いたい。
  この他、中質量の前主系列星であるHerbig Ae型星の観測も行い、X線スペクトルの解析から高温ガスからの放射であること示した。高速の星風や表面磁場を持たないと考えられているこの種類の天体で、観測されたような高温のプラズマガスを生成するメカニズムについて検討を行った。, kaken

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• 重点領域研究, 1996年 - 1996年, 08212202, 銀河系内高温ガスと関連天体の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 900000, 900000, 1.銀河系内高温ガスの研究
  銀河面サ-ペイ観測のデータを用いて、Galactic Ridge Emissionの特徴と銀河系内の分布を調べた。銀河円盤上の各観測点で得られたGalactic Ridge Emissionのスペクトルは、いずれも0.7-1keVと7-9keV程度の2つの温度を持つ電離非平衡段階にある高温ガスとして再現できることがわかった。このことは銀河円盤全体にわたってほぼ同じ物理状態の高温ガスが分布していることを示す。また、銀河円盤に沿った方向の高温ガスの分布を調べてみると、高温成分は銀河中心に対してほぼ対称な分布であるのに対し、低温成分は銀河中心に対して非対称になっていることがわかった。一方、銀河円盤に垂直な方向のスペクトルの変化を調べた結果、銀河面から離れると、低温成分についてはそれほど変化しないが、高温成分は急激に減少し、鉄輝線を含まない硬いスペクトルを持つ成分に変わっていく傾向があることがわかった。
  2.超新星残骸の研究
  Galactic Ridge Emissionと関連する天体である超新星残骸に注目し、銀河面サーベイ観測のデータの解析を進めた。電波サーベイでは検出されていなかった超新星残骸G347.5-0.5を検出し、その解析からシェル部分には輝線が見られず、非熱的放射であることを明らかにした。これは超新星残骸で粒子加速が行われている可能性を示唆するもので、SN1006につづき2番目のサンプルである。また、これまでに電波サーベイでは検出されていたが、X線では検出されていなかった超新星残骸を多数検出し、これらのX線領域での特徴を調べた。, kaken

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• 奨励研究(A), 1995年 - 1995年, 07740178, X線観測による星形成領域の磁気的活動性の研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 1000000, 1000000, 本年度は主として活発な星形成領域の一つであるオリオン星雲領域の「あすか」衛星により取得したデータの解析を行った。観測領域には明るい天体の他に強度が弱い天体や「あすか」では点源に分離できない領域が含まれている。星形成領域に存在する天体の特徴を明確にするため、観測領域を複数の天体を含んだ4つの大きな領域に分割してスペクトルを集積し、この統計の良い平均のスペクトルの特徴を調べてみた。いずれの領域も1温度の高温プラズマガスモデルでは説明できず、少なくとも2温度のモデルが必要であることがわかった。2温度で合わせた場合の高温成分の温度は3×10^7K以上となる。
  次に領域毎の平均スペクトルと個々の天体のスペクトルを比較するため、検出された天体のうち統計の良いものについてスペクトルを調べてみた。その結果、いずれの天体も10^7K以上の高温成分が必要であること、統計の良いものには、領域毎のスペクトルと同様、少なくとも2温度が必用なものがあることがわかった。
  観測を行った時期には個々の天体からフレアのような活動性は観測できなかった。若い天体はフレアのような突発的な活動性のみならず、小さなフレアが表面全体で起こっていることも含む比較的定常的な活動性も伴っていることになる。
  今後は他の波長の結果との比較や、オリオン星雲領域以外の星形成領域の結果との比較を行い、星形成領域における磁気的活動性の統一的な理解を目指す。, kaken

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• 重点領域研究, 1995年 - 1995年, 07222202, X線観測による銀河系内高温ガスの研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 1000000, 1000000, 銀河系内高温ガスの起源を調べるため、本年度は「あすか」衛星で取得した銀河円盤領域のデータの解析を行い、「ぎんが」衛星では明確にできなかったGalactic Ridge Emission(銀河系内高温ガス)の小さなスケールの構造を調べた。得られたイメージには点源や数分角程度のサイズの強度むらが見られるが、これら点源、強度むらの強度は非常に弱く、Galactic Ridge Emissionの大部分は検出した点源よりも暗い天体(2×10^<33>erg s^<-1>以下)、あるいは一様に拡がった輻射であると結論できる。また、視野ごとの強度のばらつきからもGalactic Ridge Emissionを点源の集合体として説明する場合、一天体あたりの光度は10^<34>erg s^<-1>以下でなければならないことを結論づけた。
  これまでの観測結果を用いて、Galactic Ridge Emissionの起源となりうる天体を検討した。「あすか」衛星以前の観測結果からGalactic Ridge Emissionの実体を担う天体は中性子星や白色わい星を含む連星系や主系列星などではなく、比較的小さいサイズの広がりを持つ若い超新星残骸や星形成領域が候補として考えられてきた。しかし、「あすか」衛星により新たに得られた一点源あたりの光度とガスの電離度の制限は通常の若い超新星残骸や星形成領域をも候補から除外することになり、性質の良く調べられた天体の単純な重ね合わせで説明することは難しいということが分かった。
  Galactic Ridge Emissionの特徴が明らかになるにつれて、その実体を担う天体はより特殊なものである可能性が高まっている。今後、銀河面サーベイ観測を実行し、高温ガスの特徴が銀河系内の場所によりどのような違いがあるのか、また、高温ガスの実体を担う新種の天体が存在しているのか等を調べていく予定である。, kaken

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• 重点領域研究, 1994年 - 1994年, 06233202, ラインX線を利用した銀河系内高温ガスの研究, 山内 茂雄, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 岩手大学, 2000000, 2000000, 銀河円盤領域に存在するDiffuse X-ray Emissionが強度の弱い多くの点源の集まりであるのか、それとも真に拡がった輻射であるのかを観測的に明らかにするために、「あすか」衛星を用いて銀河円盤領域の撮像観測を行った。この観測中にQuiescent stateからFlare stateに移行したTransient X-ray sourceを発見した。スペクトルの特徴はX線パルサーであることを示唆するが、今回の観測ではパルス周期は検出できなかった。また、隣接する領域でも比較的明るい2点源を検出した。これらの3点源以外には強度が0.006count/s程度の暗い点源が数個程度検出されたのみで、検出できた点源の強度では視野全体の強度(0.2-0.3count/s)を説明することは難しいことが分かった。一方、ガスの物理状態を調べるために行ったX線スペクトルの解析から鉄ラインのエネルギー、強度が電離平衡状態にある宇宙組成の高温ガスから期待されるよりも低いことが分かった。これはガスが電離非平衡状態にあることを示唆する。また、「あすか」の観測からは低温の別成分の存在も考えられる。
  輝線を含めたX線スペクトルの類似性、銀河系内の分布から銀河系内高温ガスの起源として考えられる超新星残骸、星形成領域を観測し、X線スペクトルの比較も行った。「てんま」「ぎんが」「あすか」衛星による観測から、いずれのスペクトルも数千万度の高温ガスからの輻射とて説明できることが分かってきた。一方、輝線の強度、エネルギーに注目すると、星形成領域の場合には輝線が弱く元素組成が宇宙組成以下の電離平衡状態にあるガスからの輻射として表現できるのに対し、超新星残骸の場合は連続成分の温度に対して輝線が強く、未だ電離平衡に達していないガスからの輻射と解釈できる。輝線の特徴から判断すると、星形成領域を銀河系内高温ガスの起源として考えることは難しいことが分かった。, kaken

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• 国際学術研究, 1992年 - 1994年, 04044167, 科学衛星Astro-DによるX線天文学の観測的研究, 長瀬 文昭; 田中 靖郎; 堂谷 忠靖; 石田 学; 紀伊 恒男; 伊藤 真之; 松岡 勝; 柴崎 徳明; 大橋 隆哉; 国枝 秀世; 田原 譲; 北本 俊二; 三原 建弘; 田中 靖郎; CANIZARES C.; RICKER G.; 鶴 剛; 粟木 久光; 河合 誠之; 吉田 篤正; SERLEMITSOS アール; 林田 清; BREON S.; 海老沢 研; VOLZ S.V.; KELLEY R.; HELFAND D.; MCCAMMON D.; 常深 博; 牧島 一夫; 満田 和久; 村上 敏明; 小山 勝二; 山下 広順; 小川原 嘉明; 宮本 重徳; MUSHOTZKY R.; 槇野 文命; HOLT S.; 井上 一; SERLEMITSOS R.; 川口 淳一郎; 中川 道夫; 藤本 光昭; 長瀬 文昭; 松尾 弘毅; 上杉 邦憲; WANG B.; FEIGELSON E.; GRAFFAGNINO V.; REYNOLDS C.; 羽部 朝男; GEHRELS N.; FABBIANO G.; SERLEMITSOS; RICKER G; 山内 茂雄; 池辺 靖, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 宇宙科学研究所, 11600000, 11600000, 「あすか」(Astro-D)は、1993年2月に打ち上げれられ、わが国4番目のX線天文衛星となった。この衛星は0.5-10keVの広いエネルギー帯をカバーし、史上最高の感度でX線天体の撮影を行うと共に、世界で初めてX線CCDによる精密X線分光を行う高性能X線天文台である。「あすか」の性能はX線天文学を飛躍的に進めるものと国際的に注目されている、X線天体は極めて多岐に亘り、殆どあらゆる種類の天体がX線天文学の対象となっている。特に銀河系では中性子星やブラックホールのX線連星、超新星残骸等、銀河外では、銀河団、クェーサー等の活動銀河中心核、更に遠方からのX線背景放射が重要課題である。
  この衛星に搭載されている観測装置は日米共同で製作された。打ち上げ前には、装置の設計・製作・試験・較正・調整を、打ち上げ直後には装置の較正・調整を共同で行ってきた。さらに、定常観測に入ってからは、装置の性能の正確な把握や正しいデータ解析のツールの提供等でも共同で作業を行うとともに、その成果を最大限に挙げるために、観測計画の打ち合わせ、ソフトウエア開発、観測結果の処理、解析等の各過程で両国の研究者が協力して作業を行ってきた。これらの作業のための日米研究者の移動は、主に、本科学研究費によって行われた。これら日米協力に基づく「あすか」がもたらしたいくつかの成果を以下にまとめる。
  ・「あすか」が打ち上がって40日もたたないうちに近傍銀河M81に発生したSN1993Jからは、ドイツのX線天文衛星ROSATとほぼ同時にX線を検出した。発生して1週間ほどの超新星からX線を検出したのは今回がはじめてである。
  ・超新星の爆発で飛び散った物質が星間物質と衝突して光っている超新星残骸について、「あすか」のすぐれた分光特性による新しい学問的展開がひらかれている。
  ・ガンマ線バーストと呼ばれる特異な現象の発生源をはじめて既知の天体との同定に成功し、この現象の原因の解明に大きな貢献をした。
  ・われわれの銀河系の中心部や円盤部を満たす高温ガスからのX線の分光的研究が進み、従来の予想では理解し難い事実があきらかになりつつある。
  ・楕円銀河、銀河群、銀河団といった宇宙の大きな構造物をとりまく高温ガスの分光学的研究が進み、これらのガス中の重元素量が一貫して少ないという、新しい考え方の導入を迫る事実があきらかになってきた。また、これらの構造物を構成する暗黒物質の分布や量についても新しい知見が得られつつある。
  ・遠方の銀河団をつかった宇宙の大きさを決める研究も、「あすか」の広い波長範囲の分光を行える能力をつかって、着々と成果をあげつつある。
  ・活動銀河の中心にある大質量ブラックホールのごく近傍からのものとおもわれる鉄の輝線構造をはじめて発見し、ブラックホール近傍での物質流につき貴重な情報をもたらしている。この中心核を取り巻く比較的遠方の物質や分布の物理状態についても「あすか」のすぐれた分光性能により新しい事実が次々と明らかになってきている。
  ・宇宙X線背景放射の研究も、「あすか」の波長範囲の広さを利用して、宇宙のはて近い遠方の宇宙初期の原始天体を探る研究がはじまりつつある。
  以上のように、本科学研究費補助金の援助のもと、「あすか」を用いた日米の研究者による共同研究は大きな成果をあげている。, kaken

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• 基盤C, 2021年04月01日 - 2024年03月31日, 研究分担者, 超精密X線分光を用いた運動速度とプラズマ診断による銀河中心領域の活動史の解明