精密Ｘ線分光による標準質量限界（１．４太陽質量）の検証

通过精密 X 射线光谱法验证标准质量极限（1.4 个太阳质量）

基本信息

批准号：
15J10520
负责人：
林多佳由
金额：
$ 5.99万
依托单位：
Nagoya 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

项目摘要

白色矮星への降着プラズマ流から放射された熱的X線に加え、これが白色矮星表面で反射された成分も取り込み、白色矮星の質量と半径を独立して測定できるX線スペクトルモデルを完成させた。「反射」とは白色矮星を照らすプラズマ流からのX線が、白色矮星表面で散乱または吸収・再放射されて再び白色矮星外部へ放射されることを指す。この成分は、6.4 keVの蛍光鉄輝線と20 keV付近に現れる、コンプトンハンプと呼ばれるスペクトル構造で卓越する。その強度はプラズマ流から見た白色矮星の立体角、つまり、白色矮星半径に対するプラズマ流の高さを反映する。白色矮星の重力ポテンシャルはプラズマ流からの直接成分のX線スペクトルから得られる、プラズマの最高温度から測定でき、白色矮星の質量と半径の比が決まる。さらに、プラズマ流の高さの絶対値は、重力ポテンシャルから流体力学的に算出できる。これらを組み合わせることによって、白色矮星の質量と半径が測定可能になる。プラズマ流からのX線スペクトルモデルはすでにモデル化が済んでいる。一方で、反射成分に関しては、今回、プラズマ流からのX線スペクトルを基にモンテカルロシミュレーションによってモデル化した。ハードウェア開発ではXARMプロジェクト搭載X線望遠鏡の開発の準備を進めた。特に、X線望遠鏡に使用する反射鏡の評価システムを開発した。1台のX線望遠鏡には約1600枚の反射鏡を使用するが、実際にはさらに多くの反射鏡を作成し、良いものを選別して使用する。従来、反射鏡の選別は、反射鏡に可視平行光を照射し、反射した光の回折像を人の目で見て行っている。今回私は、波動光学によって反射鏡からの回折像をモデル化し、CMOSカメラで取得したデータににフィットすることで反射鏡の表面形状をシステマティックに評価するシステムを開発した。このシステムは衛星搭載品の開発に使用されている。

除了吸积等离子体流向白矮星发射的热X射线外，我们还纳入了白矮星表面反射的成分，完成了可以独立测量白矮星质量和半径的X射线光谱模型矮人。 “反射”是指等离子体流发出的X射线照射到白矮星上，被白矮星表面散射、吸收并重新辐射，然后发射回白矮星外部。该成分主要由 6.4 keV 处的荧光铁线和出现在 20 keV 左右的称为康普顿驼峰的光谱结构组成。其强度反映了从等离子体流中看到的白矮星的立体角，即等离子体流相对于白矮星半径的高度。白矮星的引力势可以通过等离子体流直接成分的X射线光谱获得的最高等离子体温度来测量，这决定了白矮星的质量半径比。此外，等离子体流高度的绝对值可以根据重力势通过流体动力学计算出来。通过结合这些，可以测量白矮星的质量和半径。等离子体流的 X 射线光谱模型已经建模。另一方面，基于等离子体流的 X 射线光谱，通过蒙特卡罗模拟对反射分量进行建模。在硬件开发方面，为开发搭载XARM项目的X射线望远镜做好了准备。特别是，我们开发了用于 X 射线望远镜的反射镜的评估系统。一台 X 射线望远镜大约使用 1,600 个反射镜，但实际上，会创建更多的反射镜，并选择最好的进行使用。传统上，反射镜的分类是通过将可见平行光照射到反射镜上并用人眼观察反射光的衍射图像来进行的。这次，我开发了一个系统，通过使用波动光学对反射器的衍射图像进行建模并将其拟合到 CMOS 相机获取的数据，系统地评估反射器的表面形状。该系统用于卫星有效载荷的开发。