Unveiling the physics of ultrastrong magnetic field with broadband X-ray polarimetry of neutron stars

利用中子星宽带 X 射线偏振测量揭示超强磁场的物理原理

• 批准号: 22H00128
• 负责人: 小高 裕和
• 金额: $ 26.12万
• 依托单位: Osaka University (2023)The University of Tokyo (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00128/
• 关键词: 中性子星; 磁場; 降着流; X線偏光; 強磁場; 符号化イメージング

中性子星の表面付近は、1兆ガウスを超える磁場が巨視的なスケールで存在するという宇宙でも圧倒的に特異な環境である。本研究は、中性子星の種族の中では天体物理的な環境が比較的よくわかっている「降着型パルサー」に着目し、超強磁場の下で物質と放射が如何に振る舞うか、その物理過程の精密な理解を目指す。そのために実験・理論の両面で新技術を導入し、(1) シリコン半導体ピクセル検出器を利用した新しい硬X線偏光計の実用化、(2) 輻射流体シミュレーションとモンテカルロ輻射輸送計算の連携による降着流プラズマの3次元X線放射モデルの構築、(3) 広帯域X線スペクトル・ X線偏光解析によるモデルの検証とフィードバックを行うことを目的とする。計画初年度である2022年度はこれまで継続してきた「微小ピクセルCMOSイメージセンサ偏光計」の開発と性能評価をさらに進めた。これまで原理実証段階であったCMOSイメージセンサの偏光測定能力が確立したことで、さらに実用化を目指して、検出効率や有効イベントの割合といったより詳細な検出器応答の評価を行なった。そのために、シンクロトロン放射光施設SPring-8の直線偏光硬X線ビームを用いて、偏光感度のエネルギー依存性を測定した。天体物理の研究としては、まず明るい中性子星連星に着目し、系統的なデータ解析方法の開発を行なっている。第１段階として中性子星「Cen X-3」の「NuSTAR」衛星 のアーカイブデータを用いて、スペクトルの時間変動解析手法を構築した。この広帯域X線スペクトルの時間変動の解析結果は論文として出版済みである。さらに、この天体について連星公転軌道２周にもわたる長期の硬X線データを取得した。このデータ解析とモンテカルロシミュレーションによるモデル化を現在進めているところである。

Neutral, Marco follini, paying nearly は の surface 1 million ガ ウ ス を super え が る magnetic field of macroscope な ス ケ ー ル exist で す る と い う universe で も 圧 pour に specific な environment で あ る. This study は, neutral trade の ethnic の で は astrophysics な environment が comparison よ く わ か っ て い る type "drop パ ル サ ー" に mesh し, under the strong magnetic field の で material と how radiation が に vibration る dance う か, そ の physical process の precision な understand を refers す. そ の た め に be 験 · theory の struck surface で を new technology import し, (1) シ リ コ ン semiconductor ピ ク セ ル 検 extractor を using し た new し い hard X-ray polarimeter の fluid be used, (2) radiation シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と モ ン テ カ ル ロ radiation transport calculation の に link-up よ る down the stream プ ラ ズ マ の 3 dimensional X-ray radiation モ デ ル の building, (3) Hiroo 帯 domain X-ray ス ペ ク ト ル, X-ray polarization analysis に よ る モ デ ル の 検 card と フ ィ ー ド バ ッ ク を line う こ と を purpose と す る. Plan at the beginning of the annual で あ る 2022 は こ れ ま で 継 続 し て き た "tiny ピ ク セ ル CMOS イ メ ー ジ セ ン サ polarimeter" の open 発 と performance evaluation 価 を さ ら に into め た. こ れ ま で principle be card Duan Jie で あ っ た CMOS イ メ ー ジ セ ン サ の established が polarimetry ability し た こ と で, さ ら に be in turn を refers し て や, 検 sharper rate have sharper イ ベ ン ト の cut close と い っ た よ り detailed な 検 extractor 応 answer の review 価 を line な っ た. そ の た め に, シ ン ク ロ ト ロ ン radiation light facilities SPring - 8 の linear polarization hard X-ray ビ ー ム を with い て, polarization sensitivity の エ ネ ル ギ ー dependency を determination し た. Study astrophysics の と し て は, ま ず Ming る い neutral, Marco follini, even the star に the mesh し system な デ ー タ parsing methods の open 発 を line な っ て い る. Paragraph 1 order と し て Marco follini の "Cen X - 3" neutral "made up" satellite の ア ー カ イ ブ デ ー タ を with い て, ス ペ ク ト ル の time - dynamic analytic technique を build し た. The results of the analysis of the time variation <e:1> of the <s:1> <s:1> X-ray of the <s:1> metropolitan area スペ, ト, ト and <s:1> were published in the paper と て て and みである. さ ら に, こ の celestial に つ い て even star planning track 2 weeks に も わ た る long-term の hard X-ray デ ー タ を obtain し た. こ の デ ー タ parsing と モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る モ デ ル change を now into め て い る と こ ろ で あ る.

项目成果

MeV Gamma-Ray Source Contribution to the Inner Galactic Diffuse Emission

MeV 伽马射线源对银河系内部漫射的贡献

• DOI: 10.3847/1538-4357/acab69
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Tsuji Naomi;Inoue Yoshiyuki;Yoneda Hiroki;Mukherjee Reshmi;Odaka Hirokazu
• 通讯作者: Odaka Hirokazu

Simulation-based spectral analysis of X-ray CCD data affected by photon pile-up

基于仿真的受光子堆积影响的 X 射线 CCD 数据的光谱分析

• DOI: 10.1093/pasj/psab131
• 发表时间: 2022
• 期刊: Publications of the Astronomical Society of Japan
• 影响因子: 2.3
• 作者: Tamba Tsubasa;Mori Koji;et al.
• 通讯作者: et al.

Orbital- and Spin-phase Variability in the X-Ray Emission from the Accreting Pulsar Centaurus X-3

吸积脉冲星 Centaurus X-3 发射的 X 射线的轨道和自旋相位变化

• DOI: 10.3847/1538-4357/acadde
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Tamba Tsubasa;Odaka Hirokazu;Tanimoto Atsushi;Suzuki Hiromasa;Takashima Satoshi;Bamba Aya
• 通讯作者: Bamba Aya

Columbia University/Northeastern University(米国)

哥伦比亚大学/东北大学（美国）

On the Formation of Over-ionized Plasma in Evolved Supernova Remnants

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac8cf9
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: M. Katsuragawa;Shiu-Hang Lee;H. Odaka;A. Bamba;H. Matsumura;Tadayuki Takahashi