粒子加速注入問題の解明に向けた超新星残骸のＸ線精密分光による準相対論的粒子の観測

利用超新星遗迹的精确X射线光谱观测准相对论粒子，解决加速粒子注入问题

• 批准号: 19J14025
• 负责人: 尾近 洸行
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J14025/
• 关键词: 宇宙線; 超新星残骸; 分子雲; 天体プラズマ; X線天文学; X線CCD

宇宙線のうち knee エネルギー以下のものは銀河宇宙線呼ばれ、超新星残骸で加速されたと考えられている。現在、この粒子加速機構はフェルミ機構が有望視されている。しかしながら、この機構はエネルギーの低い非相対論的粒子には有効的に働かず、観測された相対論的粒子の総量を説明できない。そこで、何らかの粒子注入機構による予備加速が必要であると考えられている。この機構を解き明かす鍵は、非相対論的粒子が予備加熱を受けた直後に相当する準相対論的粒子の組成や総量といった情報である。今年度は、超新星残骸で加速された準相対論的な粒子の組成に迫るべく、それら粒子が分子雲と衝突した際に放射される鉄輝線構造のモデリングに取り組んだ。地上試験のデータから、陽子からニッケルまでの衝突によって生じる輝線構造の再現に成功し、この構造が将来のカロリメータを使用した精密分光観測であれば検出可能できることを示した。本結果は査読付き論文として発表し、国内学会て口頭発表を行った。加速された粒子によるプラズマへのフィードバックを調査するため、XMM-Newton 衛星を用いた超新星残骸 IC 443 の熱的 X 線の解析を行なった。IC 443 で発見された過電離プラズマが、加速された粒子による電離で生成されうるかを Energetics の観点から議論した。その結果、過電離プラズマの生成には超新星爆発のエネルギーを超える莫大なエネルギーが必要であり、このシナリオでの過電離生成は困難であることを突き止めた。一方、場所毎の解析から、分子雲と衝突する領域にかけてプラズマの温度が低く、過電離の度合いが強くなることを発見したことから、IC 443 の過電離プラズマの成因は分子雲からの熱伝導冷却に起因すると結論づけた。本研究は国内学会で口頭発表を行った。

在膝盖能量以下的宇宙射线中，被称为银河宇宙射线，被认为是被超新星残留物加速的。目前，费米机制被认为是有希望的颗粒加速机制。但是，这种机制在低能非依层颗粒上无法有效地工作，也无法解释观察到的相对论颗粒的总量。因此，人们认为必须通过某种形式的颗粒注入机制进行前加速。阐明这种机制的关键是信息，例如在非递归主义粒子被预热之后的相应Quasire相关粒子的组成和总量。今年，为了仔细研究超新星残留物加速的颗粒的准偏率组成，我们致力于建模当这些颗粒与分子云相撞时发出的铁发射线结构。地面测试的数据已成功地重现了质子和镍之间碰撞引起的发射线结构，表明可以通过使用量热计的将来的精度光谱观测来检测到这种结构。这些结果是作为经过同行评审的论文和口头介绍提供的。为了通过加速颗粒研究血浆的反馈，使用XMM-Newton卫星对超新星残留物IC 443进行热X射线分析。我们从能量学的角度讨论了在IC 443中发现的中离等离子体是否可以通过加速粒子的电离产生。结果，已经发现，产生的过度血浆需要超过超新星爆炸能量的巨大能量，并且在这种情况下的oppeation灭产生很困难。另一方面，从逐个位置的分析中，我们发现等离子体温度较低，并且在与分子云相撞的区域中的占领程度变得更强，我们得出结论，IC 443中对等离子等离子的原因是由于从分子云中进行热传导冷却。这项研究是在国内会议上口服的。

项目成果

Probing cosmic rays with Fe Ka line structures generated by multiple ionization process

利用多重电离过程产生的 Fe Ka 线结构探测宇宙射线

• DOI: 10.1093/pasj/psaa055
• 发表时间: 2020
• 期刊: Publications of the Astronomical Society of Japan
• 影响因子: 2.3
• 作者: H. Okon;M. Imai;T. Tanaka;H. Uchida;T. G. Tsuru
• 通讯作者: T. G. Tsuru

Radiation hardness of a p-channel notch CCD developed for the X-ray CCD camera onboard the XRISM satellite

为 XRISM 卫星上的 X 射线 CCD 相机开发的 p 通道陷波 CCD 的辐射硬度

• DOI: 10.1088/1748-0221/14/04/c04003
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: Kanemaru Y.;Sato J.;Mori K. et al.
• 通讯作者: Mori K. et al.

多重電離効果を用いた FeKα 輝線精密分光観測による宇宙線中の準相対論的 重イオンの探索

使用 FeKα 发射线精密光谱观测（利用多重电离效应）搜索宇宙射线中的准相对论性重离子

• 发表时间: 2019
• 作者: 尾近洸行;今井誠;田中孝明;内田裕之;鶴剛
• 通讯作者: 鶴剛

多重電離効果を用いた FeKα 輝線精密分光観測による 準相対論的宇宙線の研究

通过使用多重电离效应对 FeKα 发射线进行精确光谱观测来研究准相对论宇宙射线

• 发表时间: 2021
• 作者: 尾近洸行;田中孝明;内田裕之;鶴剛;瀬田益道;國生拓摩;尾近洸行
• 通讯作者: 尾近洸行

Deep XMM-Newton Observations Reveal the Origin of Recombining Plasma in the Supernova Remnant W44

• DOI: 10.3847/1538-4357/ab6987
• 发表时间: 2019-12
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: H. Okon;Takaaki Tanaka;H. Uchida;H. Yamaguchi;T. Tsuru;M. Seta;Randall K. Smith;S. Yoshiike;S. Orlando;F. Bocchino;M. Miceli