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Suzaku/XIS による SN1006 の観測

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Presentation Transcript

  1. Suzaku/XISによるSN1006の観測 060621 CRcolloQ 山口 弘悦

  2. Contents • 世界各国の記録と光度曲線 • Suzakuによる観測(の、中間報告)

  3. 日本の記録:明月記 藤原定家 (1162-1241) が過去の記録をまとめる。 実際に観測し、 記録したのは 安倍吉昌 (?-1019) 晴明の次男・陰陽頭

  4. 一條院 寛弘三年四月二日葵酉夜以降 騎官中有大客星如螢惑光明動耀 連夜正見南方或云 騎陣将軍星本体 増変光 騎陣将軍 (Kijin-Shogun) Lupusκ

  5. 1006年5月1日

  6. 中国の記録 宋会要輯稿 五月一日(1006年5月30日)司天監言 先四月二日(5月1日)夜初更,見大星, 色黄,出庫楼東、騎官西,漸漸光明, 測在氐三度。 宋史天文志 景徳三年四月戊寅(5月6日), 周伯星見,出氐南騎官西一度, 状如半月,有芒角,煌煌然可以鉴物, 历庫楼東,八月,随天轮入浊, 十一月,復見在氐。

  7. 杭州 ‥ 南宋の都・臨安   蘇州に並ぶ中国屈指の景勝地 北緯~30°(屋久島と同じくらい)  → 日本より長く観測できた。 岳王廟(岳飛の墓) 秦檜とその妻(晒し者)

  8. 各国の記録 明月記(Japan): 寛弘三年四月二日(= 5/1)…如螢惑(=火星) Ibn al-Jawzi (Baghdad) :  A large star similar to Venus appeared to the left of qibla. at the beginning of the month of Sha’ban (=5/3). Ali ibn Ridwan(Egypt) : 2and a half to 3 times as large as Venus. The intensity of its light was a little more than a quarter of that moonlight. (5/5?) 宋史天文志(China) : 景徳三年四月戊寅(=5/6)…如半月 -2等級 -4等級 大きさ: 75’’, -8等級 -10等級 参考: 満月= -12.6等級、金星= 最大-4.6等級

  9. Ia型絶対等級(極大) = -20 距離 = 7100光年 = 2.2kpc → 視等級 ~ -9

  10. Suzakuの観測 43.5ksec 62.4ksec 2005/9 と 2006/2 に 4pointing (+ BGD 2pt)観測 61.6ksec 59.1ksec XIS-BI 0.3 - 5.5 keV image

  11. 観測の目的 SN1006のshellからシンクロトロンX線の発見 Koyama et al. (1995) →~100TeV電子の存在を示唆 SNRでは粒子加速が起こっている 加速現場の物理状態は? Temperature ‥ 0.1 - 1.5 keV Density ‥ 0.1 - 10 cm-3→ 要するにイマイチよくわかっていない。 10’ ASCA image of SN1006 Bamba et al. 2003 Non-thermal成分との切り分けが重要 (特にO輝線を連続成分と分離すること) XIS-BIが最適か?

  12. Suzakuの特長 BI CCDはそんなにエライのか?  低エネルギー側の検出効率が  高いと言いますが‥、 黒:XIS-BI 赤:EPIC-MOS 青:EPIC-pn 実はXMMに負けている。 しかもcontaminationで検出効率は 劣化する一方。。orz… 有効面積はXMMの方が 圧倒的に大きい。 0.57keV 0.91keV 6.4keV 低エネルギーX線に対する分解能・レスポンスに優れる     → continuumとの切り分けが比較的容易

  13. 北東部全体のスペクトル H-O He-O He-O band Non-thermal emission 3 - 5 keV band Black : XIS-BI Red : average of 3 XIS-FIs OVII, OVIII 輝線がはっきりと分離できましたよ。

  14. Narrow band images 3 - 5 keV band He-O line band Distributions of thermal plasma (line emission) and non-thermal electron (synchrotron emission) are different.

  15. Narrow band images 北東部だけでも分布がかなり異なる。

  16. Narrow band images 南西部:北東部ほど顕著な差はない

  17. Chandraのimage 北東部に少なくとも2つの filament状構造 A few 10 arcsec の 極めて狭い領域で粒子加速 が起こっている。 (Bamba et al.2003) 北側がより出っ張っている。 (Rothenflug et al. 2004) 緑枠はXISのFOV ACIS 0.5-2.0keV image

  18. Color: XIS, Contour: ACIS 3-5 keV OVII band Non-thermalが強い部分は 北側のfilamentと一致。 東側のfilamentの内側で thermal(輝線)が強い。

  19. そういうわけで、左図の 4ヶ所からスペクトルを抽出。 North rim と その内側 East rim と その内側 BGD ‥ BGD観測 CCD上同じ位置 North rim North inner East rim East inner

  20. East rim と North rim まずはFI3台を足した スペクトルの2-10keVを power-lawでfitting 黒:East rim 赤:North rim χ2 (dof) = 0.99 (519) North rim の方が明るい → imageとconsistent さらに North rim の方がhard → 加速効率が良い?

  21. 次にthin-thermalを決めたい → BI-CCDを使う。 2-10keVで決めたpower-lawは固定 0.4keVまで延ばし、吸収とthin-thermal model を加える BIでも輝線がほとんど見えないので難しそう。 → とりあえず後回し。。

  22. 輝線の強そうなrimの内側から 先に調べますが? 黒:E inner 赤:N inner χ2 (dof) = 1.04 (597) rimより比較的softで暗い。 やはり北側の方がhard

  23. χ2 (dof) = 1.97 (974) wabs * (VNEI + pow) NH = 1.87E21 (H cm-2) abundances O = 1.3 Ne = 0.2 Mg = 2.1 2領域で一定と仮定。 East: 低温・高密、North: 高温・低密の傾向?

  24. ところでfitting合ってませんが? χ2 (dof) = 1.97 (974) レスポンス(分解能)の精度に問題あり もうちょっとまってください。

  25. χ2 (dof) = 1.36 (911) 最後にさっき後回しにした rimについて、 吸収、abundanceを inner regionで求めた値に 固定してthin-thermal成分を 求める。 thermal成分の傾向はinner regionと同じ 極めてnon-thermal dominant

  26. discussion thermal成分 rimはまさに加熱が起こっているので innerに比べて電離度が低い 東側は北側に比べて密度が高く、 電離が進みやすい 電子温度→電離温度(SNRの進化)

  27. discussion non-thermal成分 外側の方がhard(加速現場) East 北側(高温)の方がhard 加速源(衝撃波)のエネルギー の差を反映? 北側が半径大 = 衝撃波速度大 North

  28. まとめ • Suzaku/XISにより、Chandraで見えた2枚のfilamentの性質を明確に区別できた。 • 北側がより高温・低密、non-thermalはhard • 外側ほど高温でhard • 結局はレスポンスの精度向上が必須課題

  29. Thermal X-ray from SNRs We can get the information of temperature and density from thermal X-ray spectrum of SNR ! Shock front of SNR heats the matter up to a temperature of a few keV (~107 K), and emits X-rays (bremsstrahlung and line emissions). Electron temperature ‥ the shape of the bremsstrahlung continuum Density ‥ the flux of the continuum and the line emissions Brems: I(ν) ∝ (hν)-0.4 exp(-hν/kTe)・nenpV Line: Iz∝ nenzV ne = electron density, np = proton density nz = ion density, V = volume of emission region

  30. Oxygen ionization fraction vs. electron temp. He-like H-like Fully ionized 1 10 100 103 104 Electron temperature (eV) Oxygen ionization fraction vs. net (for kTe=1.5keV) He-like H-like Fully ionized 106 107 108 109 1010 1011 1012 net (cm-3 s) Higher temperature Higher density Higher ionized state Thermal X-ray from SNRs Ionization Neutral He-like ion H-like ion Non-equilibrium ionization (NEI) At low density, Te ≠ Tz Ionization equilibrium requires ~103 years ! Neutral