高温ガスのX線観測で探る超新星元素合成と化学進化

通过高温气体的 X 射线观测探索超新星核合成和化学演化

基本信息

批准号：
22KJ2797
负责人：
福島光太郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2797/
关键词：
X線天文学銀河団早期型銀河銀河団ガス化学進化元素合成

项目摘要

ケンタウルス座銀河団に加えて、ペルセウス座銀河団やおとめ座銀河団の中心銀河を含む14個の早期型銀河について、XMMが搭載するX線回折格子分光器RGSの観測データを用いて酸素、ネオン、マグネシウム、鉄、ニッケルの組成比および空間分布を調べた。2022年度に発表した論文によって明るいケンタウルス座銀河団中心など明るい天体では、RGSでも組成比空間分布を評価できることが示されている。この結果、貴ガス元素であるネオンと通常元素である酸素、マグネシウム、鉄などの空間分布には差がみられない事がわかった。これはケンタウルス座銀河団でみられた分布と同様であり、早期型銀河中心で一般にみられる性質なのかもしれない。やはり冷たいダストにより元素組成比減少がおこるという説では解釈しがたい結果である。また銀河団・銀河群中心銀河ではガス温度が1 keV以上、それ以外の早期型銀河では1 keV以下となった。銀河団中心銀河の中には、宇宙年齢をかけて積分した恒星の質量放出が観測されるガス質量に不足するほど大質量の天体も存在した。このような天体の元素組成比パターン（窒素、酸素、マグネシウム、ニッケル）は太陽組成比に近かった。一方で低温の早期型銀河ではネオン、マグネシウム、ニッケル組成比が銀河団中心銀河や既存の元素合成モデルに比べても高かった。これらの元素を供給する星風や超新星の寄与が早期型銀河と銀河団中心銀河で大きく異なるとは考えにくく、低温ガス中における元素組成比測定の不定性が示唆される。以上の結果をとりまとめて米国天文学会誌のひとつであるアストロフィジカルジャーナルに投稿した。

除了半人马座星团外，利用XMM的X射线光栅光谱仪RGS的观测数据，还分析了包括英仙座和处女座星团的中心星系在内的14个早期型星系的氧气和氖气的成分比例和空间分布。研究了镁、铁和镍的含量。 2022 年发表的一篇论文表明，RGS 还可以评估明亮天体（例如明亮的半人马座星系团中心）的成分比例的空间分布。结果发现，稀有气体元素氖和氧、镁、铁等普通元素的空间分布没有差异。这种分布与半人马座星团中看到的分布类似，并且可能是早期类型星系中心中常见的特性。根据冷尘导致元素组成比降低的理论很难解释这一结果。此外，星系团和星系团的中心星系的气体温度高于1 keV，而其他早期型星系的气体温度则低于1 keV。一些以星团为中心的星系质量如此之大，以至于在宇宙年龄过程中恒星的质量脱落不足以观测到气体质量。这些物体的元素组成模式（氮、氧、镁、镍）与太阳接近。另一方面，冷早期型星系中氖、镁和镍的组成比高于星团中心星系和现有的核合成模型。提供这些元素的恒星风和超新星的贡献在早期型星系和星团中心星系之间不太可能有很大差异，这表明低温气体中元素成分测量的不确定性。我们整理了上述结果，并将其提交给美国天文学会期刊之一的《天体物理学杂志》。