衝突現場における速度場構造と非平衡プラズマの検出による銀河団形成進化の研究

通过探测碰撞处速度场结构和非平衡等离子体研究星系团形成演化

• 批准号: 15J01845
• 负责人: 井上 翔太
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01845/
• 关键词: 銀河団; 衝突銀河団; Abell 754; Cygnus A cluster; Perseus cluster; 電離非平衡プラズマ; Soft X-ray Imager (SXI); X線天文学; 衝突電離非平衡プラズマ; ASTRO-H; ダークマター; 銀河団衝突; 銀河団進化; X線天文衛星

本研究は、衝突銀河団中で発生した電離非平衡プラズマを初めて観測し、銀河団進化の様相を定量的に探ることを目的としている。これまで本研究では、すざく衛星の観測データを解析し、衝突銀河団Abell 754の最も高温な領域から、非平衡電離状態の兆候を世界で初めてとらえられた(Inoue et al. 2016)。さらに、XMM-Newton衛星のデータから、この領域付近に衝撃波が存在することを明らかにした。Abell 754は、衝突で生じた衝撃波による加熱で、電離非平衡状態が生じたというシナリオが示唆される。本研究では、このような銀河団進化の様相を、世界で初めて、観測的に明らかにした。また、本研究では、Abell 754と同様に、衝突銀河団Cygnus A clusterの電離状態を調査した。その結果、衝撃波加熱を示唆する高温領域を発見した。電離非平衡状態の有意な検出はできなかったものの、バルクモーションを検出し(銀河団としては3例目)、Cygnus A clusterの衝突の構造を明らかにした。さらに、本研究では、ひとみ衛星搭載Soft X-ray Spectrometer (SXS)を用いてペルセウス銀河団中心部のイオン温度を測定した。銀河団中からイオン温度を測定したのは、本研究が世界で初めてである。今回の測定の精度内では、イオン温度と電子温度に差異はなかった。以上に加え、本研究では、ひとみ衛星搭載軟X線CCDカメラの開発を行ってきた。打ち上げ前は、地上較正試験を行い、得られたデータから応答関数を構築した。その後、ひとみ衛星は2016年2月に打ち上げられ、SXIは正常に起動された。打ち上げ後の観測データから、軌道上における検出器バックグラウンドについて調査した。バックグラウンド強度は、すざく衛星と同程度であり、銀河団などの広がった天体の観測にSXIが有用であることを示せた。

这项研究的目的是首次观察碰撞星系团中产生的电离非平衡等离子体，并定量探索星系团演化的各个方面。在这项研究中，我们分析了朱雀卫星的观测数据，并在世界上首次检测到碰撞星系团 Abell 754 最热区域的非平衡电离迹象（Inoue et al. 2016）。此外，来自 XMM-Newton 卫星的数据显示该区域附近存在冲击波。这表明阿贝尔 754 被碰撞产生的冲击波加热，导致电离非平衡状态。在这项研究中，我们在世界上首次观测到星系团的演化。此外，在这项研究中，与Abell 754一样，我们研究了碰撞星系团天鹅座A星团的电离状态。结果，我们发现了一个表明冲击波加热的高温区域。尽管我们无法检测到显着的电离非平衡态，但我们检测到了整体运动（星系团的第三个此类情况）并阐明了天鹅座 A 星团的碰撞结构。此外，在这项研究中，我们使用瞳卫星上的软X射线光谱仪（SXS）测量了英仙座星系团中心的离子温度。这项研究是世界上第一个测量星系团内部离子温度的研究。在该测量的精度范围内，离子温度和电子温度之间没有差异。除上述之外，本研究还在Hitomi卫星上开发了软X射线CCD相机。在发射之前，进行了地面校准测试，并根据获得的数据构建了响应函数。随后，瞳卫星于2016年2月发射，SXI发射成功。我们根据发射后的观测数据研究了探测器在轨背景。背景强度与朱雀卫星相当，表明SXI对于观测星系团等大型天体非常有用。

项目成果

Search for the Non-Equilibrium Ionization State in Merging Galaxy Clusters

寻找合并星系团中的非平衡电离态

• 发表时间: 2015
• 作者: Shota Inoue;Kiyoshi Hayashida;Ryo Nagino;Hiroshi Tsunemi;Shutaro Ueda;Katsuji Koyama
• 通讯作者: Katsuji Koyama

衝突銀河団Abell 754における両側の衝撃波の発見

在碰撞星系团 Abell 754 中发现双边冲击波

• 发表时间: 2017
• 作者: 井上翔太;林田清;中嶋大;松本浩典;常深博;Maxim Markevitch;Daniel Wik
• 通讯作者: Daniel Wik

NASA / Godard Space Flight Center(米国)

NASA/戈达尔太空飞行中心（美国）

Search for the non-equilibrium ionization plasma in the merging Intra-Cluster Medium

在合并簇内介质中寻找非平衡电离等离子体

• 发表时间: 2017
• 作者: Shota Inoue;Maxim Markevitch;Kiyoshi Hayasida;Shutaro Ueda;Hiroshi Tunemi;Katsuji Koyama
• 通讯作者: Katsuji Koyama

ASTRO-H搭載軟X線CCDカメラの応答関数の構築(2)

ASTRO-H上安装的软X射线CCD相机响应函数的构建（2）

• 发表时间: 2016
• 作者: 井上翔太;林田清;片多修平;中嶋大;薙野綾;穴吹直久;常深博;鶴剛;田中孝明;内田裕之;信川久実子;鷲野遼作;信川正順;森浩二;磯田依里;坂田美穂;幸村孝由;丹野憧馬;玉澤晃希;吉野祐馬;近野貴博;上田周太朗;ほかASTRO-H/SXIチーム
• 通讯作者: ほかASTRO-H/SXIチーム