高電離輝線の精密分光観測による銀河面Ｘ線放射の点源成分と拡散成分の定量的分離

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銀河面には個々の天体に分解できない広がった放射(GDXE)が存在している。その最大の特徴は中性および高階電離した鉄からの輝線である、GDXEの起源として激変星(CV)やactive binary(AB)といった星の集まりが有力である。しかし従来のGDXE研究は、中性鉄と高階電離鉄からの輝線を区別せず議論してきた。我々はすざく衛星を用いて、中性鉄と高階電離鉄からの輝線を分離した上で空間分布(スケールハイト: SH)を精密測定した。その結果、高階電離鉄のSHはCVやABとほぼ無矛盾だが、中性鉄輝線のSHはCVやABの半分以下であり、むしろ分子雲と近いことを突き止めた。また銀経1.5--3.5度と銀経－20度付近で、中性鉄輝線の分布が高階電離鉄と比べて局所的に増加していることを発見した。この成分は分子雲と相関しており 、X線や低エネルギー宇宙線(LECR)が分子雲に照射することで放射されている。銀河面全体でスペクトルを抽出すると、高階電離鉄の等価幅(スペクトルの連続成分と輝線強度の比)はCVとABの混合だけで概ね再現できるが、中性鉄輝線は高々50%しか説明できない。つまり強い中性鉄輝線を放射する天体の寄与が必要である。X線やLECRが分子雲に照射して放射される中性鉄輝線は大きな等価幅(>300 eV)を示すこと、また中性鉄輝線のSHが分子雲に近いことから、銀河面全体の中性鉄輝線の半分以上は分子雲起源だろう。明るいX線源が分子雲を照らして放射される中性鉄輝線の寄与は10%しかない。最も可能性が高いのはLECRの衝突による放射である。LECRのエネルギー密度は、陽子の場合~10 eVcc、電子の場合~0.01 eVccだろう。LECRは太陽風の影響で太陽系内では観測不可能なので、探査機による太陽系のごく近傍での観測を除くと全く未知の領域である。本研究は、中性鉄輝線によってLECRを測定できることを初めて実証した。