XRISM、超新星残骸と超大質量ブラックホールについての2つの成果を発表

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宇宙航空研究開発機構(JAXA)、東京大学(東大)、宮崎大学、東北大学、立教大学の5者は9月20日、2023年9月23日にJAXAが打ち上げたX線天文衛星(X線分光撮像衛星)「XRISM(クリズム)」が、2024年2月からおよそ半年間実施した初期性能検証(PV)観測で得たデータから、超新星残骸「N132D」と、渦巻銀河「NGC4151」の超大質量ブラックホール(SMBH)に関する独立した2本の成果について、論文掲載が決まったと共同で発表した。

同成果は、国際共同研究チームXRISM Collaborationによるもの。詳細は、1本目は日本天文学会が刊行する欧文学術誌「Publications of the Astronomical Society of Japan」に、2本目は米天体物理学専門誌「The Astrophysical Journal Letters」に掲載される予定。

N132Dは約3000年前の超新星爆発の残骸で、地球から約16万光年の大マゼラン雲内にある。XRISMのファーストライト観測で取得されたN132DのX線スペクトルにおいてケイ素や硫黄、鉄などの「特性X線」が検出されたことから、研究チームは、それを用いた重元素の温度測定を試みることにしたという。

重元素の温度は、プラズマ中で熱運動をする個々の重元素イオンが放出する特性X線のドップラー効果を調べることで計測可能。イオンの温度が高いほど熱運動の平均速度が大きくなるため、観測される同X線の幅もより広いものとなるという。さらに今回の研究では、超新星残骸の膨張によるドップラー効果も考慮に入れて、観測スペクトルの分析が行われた結果、ケイ素や硫黄を含む超新星残骸の外層部のプラズマは、温度が約1000万度と比較的低かったが、残骸内部の鉄は約100億度にまで達していることが判明したとする。

今後、XRISMによるさまざまな超新星残骸の観測を通して、超新星から供給された重元素やエネルギーが星間空間へと拡散・循環するプロセスが、より詳細に解明されることが期待されるとしている。

そしてもう1つの成果は、地球から約6200万光年の距離にある渦巻銀河で、活動銀河核を持つ銀河の一種であるセイファート銀河に分類される「NGC4151」の中心にある、太陽質量の約3000万倍と推定されるSMBHについてだ。SMBHは宇宙初期に形成された後、周囲の物質を吸い込みながら成長したと考えられているが、いつ・どのように・どれだけの勢いで成長したのかなど、謎も多い。またSMBHは、吸い込みきれなかった物質を吹き飛ばすことで、銀河全体の進化にも大きな影響を与えていると考えられている。それら一連のプロセスを理解する上で重要な手がかりとなるのが、SMBH周辺の物質分布である。