硬X線による殻型超新星残骸での宇宙線加速可能性の探査

使用硬 X 射线探索壳形超新星遗迹中宇宙射线加速的可能性

• 批准号: 01J03727
• 负责人: 馬場 彩
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J03727/
• 关键词: X線天文学; 超新星残骸; 超高エネルギー宇宙線; 宇宙線加速; 銀河面; 衝撃波; 銀河中心; シンクロトロン放射; diffusive shock acceleration; N型CCD

我々は超新星残骸衝撃波面における宇宙線加速の定量的評価を、硬X線観測を用いて世界で初めて遂行した。主な成果は以下のようなものである。1.我々の銀河内にある未知の宇宙線加速超新星残骸候補を複数発見した。見つかった個数と探査の領域の広さから、このような未発見の宇宙線加速超新星残骸は20個以上に登ることを世界で初めて示した。2.宇宙線加速超新星残骸候補の未同定天体いくつかをChandra-Newtonで追観測し、これらが確かに超新星残骸であることを確定した。3.宇宙線加速超新星残骸のプロトタイプであるSN1006を空間分解能に優れたX線天文衛星Chandraで観測し、高エネルギー電子からのシンクロトロン放射が半径の1%以下という極めて薄いfilament状構造に集中していることを発見した。このような薄い幅の粒子分布を説明するためには、磁場が衝撃波法線に垂直で、強い乱流状態になっている必要があることを、世界で初めて示した。衝撃波面での宇宙線加速は、局所的に効率よく行なわれていることを発見した。4.大マゼラン星雲にあるsuper-bubble 30DorCをChandraで観測し、衝撃波部分から非熱的放射を発見した。これは、系外のdiscrete sourceとしては初の宇宙線加速源の発見である。5.歴史的超新星残骸5天体をChandraで観測し、そのすべての衝撃波面に薄くfilament状に分布するシンクロトロン放射を発見した。超新星残骸の加齢に伴うfilamentの進化を調べ、衝撃波のエネルギーと磁場エネルギー、加速粒子のエネルギーがお互い強く相互作用しながら進化することを発見した。6.X線天文衛星ASTRO-E II搭載予定のX線CCD XISの地上較正試験を行ない、検出器系が全て正常に動作していることを確認した。

我们利用硬 X 射线观测，对超新星遗迹的冲击波前的宇宙射线加速进行了世界上首次定量评估。主要结果如下。 1. 我们在银河系中发现了多个未知宇宙射线加速超新星遗迹的候选者。根据已发现物体的数量和探索区域的广度，这是世界上第一项研究表明存在超过20个未被发现的宇宙射线加速超新星遗迹。 2. 我们利用钱德拉-牛顿对几个可能是宇宙线加速超新星遗迹候选的不明物体进行了跟踪观测，并证实它们确实是超新星遗迹。 3. SN1006是宇宙射线加速超新星遗迹的原型，由钱德拉X射线天文卫星观测到，该卫星具有出色的空间分辨率，来自高能电子的同步加速器辐射集中在极细的丝状结构中，我发现半径小于1%。我们在世界上首次证明，为了解释如此薄的颗粒分布，磁场必须垂直于冲击波法线，并且必须具有高度湍流。我们发现冲击波前的宇宙射线加速是局部有效的。 4、利用钱德拉观测大麦哲伦星云中的超级气泡30DorC，并在激波部分发现非热辐射。这是首次发现宇宙射线加速源作为系统外离散源。 5. 我们用钱德拉观察了五颗历史性的超新星遗迹，发现同步加速器辐射在它们的所有冲击波上呈细丝状分布。我们研究了超新星遗迹中细丝随着年龄的演化，发现冲击波能量、磁场能量和加速粒子能量在彼此强烈相互作用的同时演化。 6. 对计划安装在X射线天文卫星ASTRO-E II上的X射线CCD XIS进行了地面校准测试，并确认所有探测器系统运行正常。

项目成果

Bamba, A., Ueno, M., Koyama, K., Yamauchi, S.: "Diffuse Hard X-ray Sources Discovered with the ASCA Galactic Plane Survey"Astrophysical Journal. 589(掲載予定). (2003)

Bamba, A.、Ueno, M.、Koyama, K.、Yamauchi, S.：“ASCA 银河平面巡天发现的漫反射硬 X 射线源”《天体物理学杂志》589（即将出版）。

Bamba, A., Yamazaki, R., Ueno, M., Koyama, K.: "Small-Scale Structures of Shock of SN 1006 with the Chandra Observation"The Astrophysical Journal. 589. 827-827 (2003)

Bamba, A.、Yamazaki, R.、Ueno, M.、Koyama, K.：“钱德拉观测中 SN 1006 激波的小尺度结构”《天体物理学杂志》。

Ueno, M., Bamba, A., Koyama, K., Ebisawa, K.: "Chandra Observations of a Non-Thermal Supernova Remnant Candidate AX J1843.8-0352 and its Surroundings"Astrophysical Journal. (掲載予定). (2003)

Ueno, M.、Bamba, A.、Koyama, K.、Ebisawa, K.：“非热超新星遗迹候选 AX J1843.8-0352 及其周围环境的钱德拉观测”天体物理学杂志（待出版）。 2003）

Yamazaki, R., Yoshida, T., Terasawa, T., Bamba, A., Koyama, K.: "Constraints on the Diffusive Shock Acceleration from the Nonthermal X-ray Thin Shells in SN1006 NE Rim"The Astronomy & Astrophysics. (Accepted). (2004)

Yamazaki, R.、Yoshida, T.、Terasawa, T.、Bamba, A.、Koyama, K.：“SN1006 NE 边缘非热 X 射线薄壳扩散冲击加速度的约束”天文学

Bamba, A., Ueno, M., Koyama, K., Yamauchi, S.: "Diffuse Hard X-Ray Sources Discovered with the ASCA Galactic Plane Survey"The Astrophysical Journal. 589. 253-260 (2003)

Bamba, A.、Ueno, M.、Koyama, K.、Yamauchi, S.：“ASCA 银河平面巡天发现的漫反射硬 X 射线源”《天体物理学杂志》。