Elucidation of blackhole spacetime with spin through polarization observation of X rays

通过 X 射线偏振观测用自旋阐明黑洞时空

• 批准号: 19H00696
• 负责人: 郡司 修一
• 金额: $ 28.29万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00696/
• 关键词: IXPE衛星; X線; 偏光; X線偏光; IXPE; Cyg X-1; Crab Nebula; Vela Pulsar Nebula; GRB 221009A; 4U 0142+61; X線偏光観測; ブラックホール; パルサーウインドネビュラ; マグネター; ガンマ線バースト; 偏光X線; かに星雲; 超新星残骸; 残光; 高エネルギー天体

IXPE衛星は世界で初めてX線領域で偏光撮像観測を可能にした衛星であり、2022年1月から科学観測が始まり、様々な天体に対して成果が出てきた。特に我々は、ブラックホール候補天体であるCyg X-1、マグネターである4U 0142+61、パルサーウインドネビュラであるCrab NebulaとVela Pulsar Nebula、そしてガンマ線バーストGRB221009Aの解析に大きく貢献した。Cyg X-1では4%という大きな偏光度が観測され、またエネルギーが上がるに従ってその偏光度も上がる傾向があることが分かった。またマグネターでは低エネルギー側と高エネルギー側で偏光方向が90度変化している事が観測された。これは高いX線が散乱を受けている兆候であり、マグネター表面の状態に関しての示唆を与えた。またCrab Nebulaの観測では、局所的には40%程度偏光している事が分かり、トーラスと呼ばれている部分に沿った偏光が観測された。一方Vela Pulsar Nebulaでは局所的には70%に達するような究極的な偏光度が観測された。これはシンクロトロン放射で達成できる偏光度の限界であり、究極的に磁場が揃っている事が分かったが、従来の乱流磁場の解釈と相容れず、新たな問題を提起した。最後にGRB221009Aでは、IXPEは爆発後2.5日後に観測を開始したが、プロンプトの成分とアフターグローの成分の両方の観測に成功した。これはたまたまこのガンマ線バーストが我々の銀河面すれすれで起こり、X線が散乱を受けて遅れて届くという現象が起こったためである。X線領域でのガンマ線バースト偏光観測は今まで行われていなかったため、有為な偏光検出はできなかったものの、ジェットの開き角やジェットと視線方向の角度などの情報を取得できた。

IXPE卫星是世界上第一颗卫星，在X射线区域中实现了两极分化的成像观测，而科学观察开始于2022年1月，从而产生了各种天文学结果。特别是，我们对黑洞候选CYG X-1，磁铁4U 0142+61，蟹状星云，Vela脉冲星星云，脉冲星，风格和伽玛射线BUSS BUSS BURSS GRB221009A的分析做出了巨大贡献。观察到CYG X-1的巨大极化为4％，发现偏振会随着能量的增加而增加。据观察，极化方向在低能侧和磁力表中的高能侧变化了90度。这表明高x砂被散射并建议在磁力表面的状态上。蟹状星云观测表明，它在局部极化约40％，并且观察到沿着所谓的圆环的偏振光。另一方面，观察到局部70％的最终极化。这是通过同步加速器辐射可以实现的极化极限，发现磁场最终是对齐的，但与传统湍流磁场的解释不相容，并提出了一个新问题。最后，在GRB221009A上，IXPE在爆炸后2.5天开始观察，但成功地观察了迅速组件和发光成分之后。这是因为这种伽玛 - 射线爆发恰好在我们的银河系上，X射线散落并迟到了。由于直到现在才在X射线区域进行的伽马射线爆发极化观察，因此尽管无法检测到任何极化极化。

项目成果

The Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE): Pre-Launch

成像 X 射线偏振测量探测器 (IXPE)：启动前

• 发表时间: 2022
• 期刊: JATIS
• 作者: Dainotti M G;Nielson V;Sarracino G;Rinaldi E;Nagataki S;Capozziello S;Gnedin O Y;Bargiacchi G;Martin C. Weisskopf et al.
• 通讯作者: Martin C. Weisskopf et al.

モンスター級のガンマ線バーストに対してX線の偏光観測をIXPEが世界で初めて実現しました

IXPE 是世界上第一个实现对巨型伽马射线爆发的 X 射线偏振观测的仪器。

Observations of 4U 1626-67 with the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer

使用成像 X 射线偏振测量探测器观察 4U 1626-67

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac98c2
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Marshall Herman L. et al.

The X-Ray Polarization View of Mrk 421 in an Average Flux State as Observed by the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer

• DOI: 10.3847/2041-8213/ac913a
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: L. Di Gesu;I. Donnarumma;F. Tavecchio;I. Agudo;Thibault Barnounin;N. Cibrario;N. Di Lalla;A. Di Marco;J. Escudero;M. Errando;S. Jorstad;Dawoon E. Kim;P. M. Kouch;I. Liodakis;E. Lindfors;G. Madejski;H. Marshall;A. Marscher;R. Middei;F. Muleri;I. Myserlis;M. Negro;N. Omodei;L. Pacciani;A. Paggi;M. Perri;S. Puccetti;L. A. Antonelli;M. Bachetti;L. Baldini;W. Baumgartner;R. Bellazzini;S. Bianchi;S. Bongiorno;R. Bonino;A. Brez;N. Bucciantini;F. Capitanio;S. Castellano;E. Cavazzuti;S. Ciprini;E. Costa;A. De Rosa;E. Del Monte;V. Doroshenko;M. Dovčiak;S. Ehlert;T. Enoto;Y. Evangelista;S. Fabiani;R. Ferrazzoli;Javier A. García;S. Gunji;K. Hayashida;J. Heyl;W. Iwakiri;V. Karas;T. Kitaguchi;J. Kolodziejczak;H. Krawczynski;F. La Monaca;L. Latronico;S. Maldera;A. Manfreda;F. Marin;A. Marinucci;F. Massaro;G. Matt;I. Mitsuishi;T. Mizuno;C. Ng;S. O’Dell;C. Oppedisano;A. Papitto;G. Pavlov;A. L. Peirson;M. Pesce-Rollins;P. Petrucci;M. Pilia;A. Possenti;J. Poutanen;B. Ramsey;J. Rankin;A. Ratheesh;R. Romani;C. Sgro’;P. Slane;P. Soffitta;G. Spandre;T. Tamagawa;R. Taverna;Y. Tawara;A. Tennant;N. Thomas;F. Tombesi;A. Trois;S. Tsygankov;R. Turolla;J. Vink;M. Weisskopf;K. Wu;F. Xie;S. Zane

X-Ray Polarimetry Reveals the Magnetic-field Topology on Sub-parsec Scales in Tycho’s Supernova Remnant

• DOI: 10.3847/1538-4357/acb496
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: R. Ferrazzoli;P. Slane;D. Prokhorov;P. Zhou;J. Vink;N. Bucciantini;E. Costa;N. Di Lalla;A. Di Marco;P. Soffitta;M. Weisskopf;K. Asakura;L. Baldini;J. Heyl;P. Kaaret;F. Marin;T. Mizuno;C. Ng;M. Pesce-Rollins;S. Silvestri;C. Sgro’;D. Swartz;T. Tamagawa;Yi-Jung Yang;I. Agudo;L. A. Antonelli;M. Bachetti;W. Baumgartner;R. Bellazzini;S. Bianchi;S. Bongiorno;R. Bonino;A. Brez;F. Capitanio;S. Castellano;E. Cavazzuti;Chien-Ting J. Chen;S. Ciprini;A. De Rosa;E. Del Monte;L. Di Gesu;I. Donnarumma;V. Doroshenko;M. Dovčiak;S. Ehlert;T. Enoto;Y. Evangelista;S. Fabiani;Javier A. García;S. Gunji;K. Hayashida;W. Iwakiri;S. Jorstad;F. Kislat;V. Karas;T. Kitaguchi;J. Kolodziejczak;H. Krawczynski;F. La Monaca;L. Latronico;I. Liodakis;S. Maldera;A. Manfreda;A. Marinucci;A. Marscher;H. Marshall;G. Matt;I. Mitsuishi;F. Muleri;M. Negro;S. O’Dell;N. Omodei;C. Oppedisano;A. Papitto;G. Pavlov;A. L. Peirson;M. Perri;P. Petrucci;M. Pilia;A. Possenti;J. Poutanen;S. Puccetti;B. Ramsey;J. Rankin;A. Ratheesh;O. Roberts;R. Romani;G. Spandre;F. Tavecchio;R. Taverna;Y. Tawara;A. Tennant;N. Thomas;F. Tombesi;A. Trois;S. Tsygankov;R. Turolla;K. Wu;F. Xie;S. Zane