Suzaku/XISを用いた銀河系Hot ISMからの軟X線放射の研究 - maxi

Suzaku/XISを用いた
銀河系Hot ISMからの軟X線放射の研究
ISAS/JAXA 満田・山崎研究室
関谷典央
All-sky soft X-ray emission symposium@Riken
May 27 2014
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
1
[email protected]
銀河に付随するHot ISM
NGC3079
NGC4631
可視光
可視光
Palomar/DSS
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
2
NOAO/AURA/NSF
[email protected]
銀河に付随するHot ISM
NGC3079
NGC4631
可視光
軟X線
可視光
軟X線
Palomar/DSS
Pedersen+ 2006
NOAO/AURA/NSF
NASA/GSFC/UIT, Wang+ 2001
銀河面から数kpc離れたところまで軟X線放射が広がっている
数100万度のHot ISMのハローが銀河を取り囲んでいる
いくつかの渦巻き銀河で同様のHot ISMのハローが検出されている
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
3
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銀河に付随するHot ISM
銀河系(想像図)
可視光
Sun
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
4
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銀河に付随するHot ISM
銀河系(想像図)
可視光
軟X線
Sun
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
5
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軟X線(0.5 − 1.0 keV)放射で見る全天
North Polar Spur
Galactic Bulge
ROSAT All Sky Survey R45 band
SNR
Snowden+ 1997
超新星残骸等、銀河系内のローカルな放射に加えて、全天にほぼ
一様に広がる軟X線背景放射が見られる
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
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軟X線背景放射
X線マイクロカロリメータを用いた軟X線背景放射の観測(McCammon+ 2002)
OVII輝線
(He-like)
Counts (100.7 s)−1 (2.5 eV)−1
10
観測データ
5
0
モデル
10
5
0
500
ROSAT All Sky Survey R45 band
Snowden+ 1997
OVIII輝線
(H-like)
600
700
800
Energy (eV)
900
1000
高階電離酸素からの輝線放射が軟X線背景放射(0.5 − 1.0 keV)の
大半を占める
→ 温度数100万度の銀河系Hot ISMからのX線放射
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7
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Suzaku/XISによる銀河系Hot ISMの分光解析
すざく衛星搭載のX線CCDカメラ(XIS)による軟X線背景放射の観測
高い感度、低いバックグラウンド
広がったX線放射に対して(特に1 keV以下で)優れたエネルギー分解能をもつ
18分角の視野、2分の角度分解能をもつ
軟X線背景放射の中から銀河系Hot ISMの放射を明確に分離できる
高階電離酸素等の輝線強度を高い精度で決定できる
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8
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Suzaku/XISによって得られた軟X線背景放射のスペクトル
0.01
0.1
0.1
Counts s−1 keV−1
0.01
10−3
Counts sec−1 keV−1
例) NEP (ℓ, b) = (95.8, 28.8)
XIS1
0.0010.5
0.5
1
1.0
2
2.0
Energy (keV)
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
Energy (keV)
9
5
5.0
[email protected]
Suzaku/XISによって得られた軟X線背景放射のスペクトル
0.01
0.1
0.1
Counts s−1 keV−1
0.01
CXB
10−3
Counts sec−1 keV−1
例) NEP (ℓ, b) = (95.8, 28.8)
XIS1
0.0010.5
0.5
1
1.0
2
2.0
Energy (keV)
Energy (keV)
5
5.0
系内中性物質による吸収を受けた系外X線点源放射の重ね合わせ
Absorbed power-law model (Γ = 1.41)
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
10
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Suzaku/XISによって得られた軟X線背景放射のスペクトル
0.01
0.1
0.1
Counts s−1 keV−1
Counts sec−1 keV−1
例) NEP (ℓ, b) = (95.8, 28.8)
XIS1
0.01
10−3
LHB + H-SWCX
0.0010.5
1
0.5
1.0
2
2.0
Energy (keV)
Energy (keV)
5
5.0
Local Hot BubbleとHeliospheric Solar Wind Charge eXchangeによる軟X線放射
Unabsorbed optically-thin thermal CIE plasma emission model (kT = 0.1 keV)
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Suzaku/XISによって得られた軟X線背景放射のスペクトル
0.01
0.1
0.1
Counts s−1 keV−1
0.01
Hot ISM
10−3
Counts sec−1 keV−1
例) NEP (ℓ, b) = (95.8, 28.8)
XIS1
0.0010.5
0.5
1
1.0
2
2.0
Energy (keV)
Energy (keV)
5
5.0
系内中性物質による吸収を受けた銀河系Hot ISMからの軟X線放射
Absorbed optically-thin thermal CIE plasma emission model (kT ~ 0.2 keV)
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12
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Suzaku/XISによって得られた軟X線背景放射のスペクトル
0.01
0.1
0.1
Counts s−1 keV−1
Counts sec−1 keV−1
例) NEP (ℓ, b) = (95.8, 28.8)
XIS1
0.01
Hot ISM
10−3
LHB + H-SWCX
0.0010.5
1
0.5
1.0
CXB
2
2.0
Energy (keV)
Energy (keV)
5
5.0
軟X線背景放射の中から銀河系Hot ISMの放射を分離できる
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
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Suzaku/XISによって得られた軟X線背景放射のスペクトル
0.1
0.1
OVII輝線
OVIII輝線
0.01
normalized counts s−1 keV−1
Counts sec−1 keV−1
例) NEP (ℓ, b) = (95.8, 28.8)
XIS1
0.01
OVII輝線強度 = 8.2 ± 0.6 LU (LU = photons s−1 cm−2 str−1)
10−3
OVIII輝線強度 = 2.3 ± 0.3 LU
0.0010.5
0.5
1
1.0
2
2.0
Energy (keV)
Energy (keV)
5
5.0
軟X線背景放射中のOVII、OVIII輝線に着目する
→ これらの輝線強度(表面輝度)を決定し、相関を見る
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
14
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OVII、OVIII輝線強度の相関 (Yoshino+ 2009)
LU = photons s−1 cm−2 str−1
Linear
Floor
OVII輝線強度が約2 LUに下限値(“Floor”)をもつ
Floor値以上のOVII輝線強度とOVIII輝線強度が強く相関する(“Linear”)
OVIII輝線強度 = 0.5 × (OVII輝線強度 − 2 LU)
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
15
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OVII、OVIII輝線強度の相関 (Yoshino+ 2009)
LU = photons s−1 cm−2 str−1
Linear
Floor
銀河面方向
銀緯10°方向
分子雲方向
Floor成分は太陽近傍(< 数100 pc)からの放射である
→ LHB + H-SWCXによる放射成分である
Linear成分は銀河系Hot ISMからの放射成分であると考えられる
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
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OVII、OVIII輝線強度の相関 (Yoshino+ 2009)
Linear成分のOVII、OVIII輝線強度比は銀河系Hot ISMの温度を表す
→ kT ~ 0.2 keV
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
17
[email protected]
Suzaku/XISによる銀河系Hot ISMの系統的解析
90.000
60.000
30.000
銀河系反中心
0.000
315.000
270.000
225.000
180.000
135.000
90.000
45.000
-30.000
-60.000
ROSAT All Sky Survey R45 band
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
-90.000
18
Snowden+ 1997
[email protected]
Suzaku/XISによる銀河系Hot ISMの系統的解析
90.000
60.000
30.000
0.000
315.000
270.000
225.000
180.000
135.000
90.000
45.000
-30.000
-60.000
ROSAT All Sky Survey R45 band
-90.000
Snowden+ 1997
全天210方向の軟X線背景放射を分光解析した
2005年 ~ 2013年
合計Exposure time ~ 11 Msec
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
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0.1
Suzaku/XISによる銀河系Hot ISMの系統的解析
XIS1
0.01
Counts s−1 keV−1
Counts sec−1 keV−1
0.1
Stacked spectrum, Exposure time ~ 10 Msec
0.01
Hot ISM
10−3
LHB + H-SWCX
0.0010.5
1
0.5
1.0
CXB
2
2.0
Energy (keV)
Energy (keV)
5
5.0
全210方向で...
kT = 0.2 − 0.4 keVの銀河系Hot ISMからのX線放射を検出した
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
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Suzaku/XISによる銀河系Hot ISMの系統的解析
例) (ℓ, b) = (204.1, 51.2)
XIS1
Fe L complex / Ne lines
B
SW
CX
+L H
B
0.01
CX
(kT Hot
~ 0 ISM
.2
ke
V)
Counts sec−1 keV−1
0.1
0.001
0.5
Hot plasma component
(kT ~ 1 keV)
1.0
Energy (keV)
2.0
210方向中22方向で...
kT = 0.2 − 0.4 keVの銀河系Hot ISMのX線放射に加えて、
kT = 0.5 − 1.0 keVの高温プラズマからのX線放射を検出した
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
21
[email protected]
Suzaku/XISによる銀河系Hot ISMの系統的解析
90.000
60.000
30.000
0.000
315.000
270.000
225.000
180.000
135.000
90.000
45.000
-30.000
-60.000
ROSAT All Sky Survey R45 band
-90.000
Snowden+ 1997
210方向中22方向で...
kT = 0.2 − 0.4 keVの銀河系Hot ISMのX線放射に加えて、
kT = 0.5 − 1.0 keVの高温プラズマからのX線放射を検出した
All-sky soft X-ray emission symposium, May 27 2014
22
[email protected]
Hot Blobsの存在
90.000
60.000
30.000
0.000
315.000
270.000
225.000
180.000
135.000
90.000
45.000
-30.000
-60.000
-90.000
0.3 keV
kT = 0.5 − 1.0 keVの高温プラズマの塊
0.2 keV
+
0.6 keV
0.3 keV
155.000
160.000
165.000
“Hot Blobs”が全天に点在する
10°
? 銀河系Hot ISMの中に混在 ?
? 銀河系Hot ISMの2温度目の成分 ?
? 我々からHot Blobsまでの距離 ?
0.2 keV
+
1.0 keV
? Hot Blobsのサイズ ?
40.000
0.3 keV
0.3 keV
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まとめ
銀河系Hot ISMからの軟X線放射が全天で見られる
Suzaku/XISを用いた観測により...
軟X線背景放射の中から銀河系Hot ISMの放射を明確に分離できる
スペクトルフィットから得られる銀河系Hot ISMの温度はkT = 0.2 − 0.4 keV
高階電離酸素等の輝線強度を高い精度で決定できる
OVII輝線強度が下限値(“Floor”)をもつ → LHB + H-SWCX起源
Floor値以上のOVII輝線強度とOVIII輝線強度が強く相関する(“Linear”)
→ 銀河系Hot ISM起源
Floor値以上のOVII輝線強度とOVIII輝線強度の比から決まる銀河系Hot ISMの
温度はkT ~ 0.2 keV
kT = 0.5 − 1.0 keVのHot Blobsが全天に点在する
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24
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