First detection of the continuous gravitational wave from low mass X-ray binaries

首次从低质量 X 射线双星中探测到连续引力波

基本信息

批准号：
20J20809
负责人：
御堂岡拓哉
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20809/
关键词：
X線連星中性子星 X線パルス重力波活動銀河核降着円盤風

项目摘要

当初の研究目的はSco X-1からのX線パルスを探査し、検出された場合、定常重力波初検出へ向け観測的・実験的研究を推進することであった。2021年度前半でX線パルス探査は完了したが、結果的にX線パルスは検出されず、パルス振幅上限値を算出するにとどまった。2021年度以降は研究テーマをシフトし、主にAGNの観測的研究を行ってきた。近年の観測・理論的研究から、ほとんどのAGNは複数の吸収体を持つことが示唆されている。例えば、放射電磁流体シミュレーションでは、超高速の円盤風 (UFO)が中心から離れたところで不安定になり、ガス塊に変化することが示された。しかし、これまでのX線スペクトル解析では、スペクトル成分が複雑に絡み合っており、ガス塊の観測的パラメータに制限をつけることができなかった。私はこのパラメータ縮退を解くため、スペクトル比フィッティングという新たな手法を開発した。この手法をあるAGNに適用することで、(1)塊状吸収体のアウトフロー速度がUFOに匹敵するほど超高速であること、(2)AGNが明るい時ほど高速であることを発見した (Midooka+23)。さらに、Midooka+23で開発した手法を用いて13個のAGNを系統解析し、特に活動性の激しい3天体が上記2つの特徴を同様に示すことを発見した。つまり、特に活動的なAGN中心部においては、輻射圧駆動円盤風が不安定性により部分吸収を起こすガス塊に変化するという理論予測を初めて観測的に支持することに成功した。このような超高速で噴き出す塊状吸収体を考慮することで、これまでうまく説明できなかった1 keV付近の吸収端構造も自然に説明することが可能となった。また、塊状吸収体が超高速である理由として、連続スペクトルのみならずスペクトル線の吸収により効率よく加速しているという描像を提案した。最終的にこれらの成果を博士論文にまとめた。

最初的研究目标是寻找来自 Sco X-1 的 X 射线脉冲，如果被发现，将促进观测和实验研究，以实现首次探测静止引力波。虽然2021年上半年就完成了X射线脉冲搜索，但没有检测到X射线脉冲，唯一要做的就是计算脉冲幅度的上限。 2021年以来，我改变了研究主题，主要对活动星系核进行观测研究。最近的观测和理论研究表明，大多数活动星系核都有多个吸收体。例如，辐射磁流体动力学模拟表明，超高速盘风（UFO）变得不稳定并转变为远离中心的气体团。然而，在传统的X射线光谱分析中，光谱成分错综复杂地交织在一起，并且不可能对气体质量的观测参数进行限制。我开发了一种称为光谱比拟合的新方法来解决这种参数简并性。通过将此方法应用于 AGN，我们发现（1）散装吸收体的流出速度非常快，可与 UFO 相媲美，以及（2）当 AGN 较亮时（Midooka +23），流出速度更快）。此外，我们利用 Midooka+23 开发的方法对 13 个 AGN 进行了系统发育分析，发现三个特别活跃的物体同样表现出上述两个特征。换句话说，我们第一次成功地为理论预测提供了观测支持，特别是在活动星系核的活动中心，辐射压力驱动的盘风转变为由于不稳定而部分吸收的气体质量。通过考虑以超高速喷射的如此巨大的吸收体，可以自然地解释迄今为止难以解释的 1 keV 附近的吸收边缘结构。他还提出，体吸收体超高速的原因是它们不仅可以通过连续光谱有效加速，还可以通过吸收谱线来有效加速。最终，这些成果被汇编成博士论文。