suzaku/xis による sn1006 の観測
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Suzaku/XIS による SN1006 の観測
060621 CRcolloQ
山口 弘悦
Contents
• 世界各国の記録と光度曲線• Suzaku による観測(の、中間報告)
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
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
1006 年 5 月 1 日
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。
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)
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 littlemore 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
Li ght Curve of SN1006
- 4- 202468
1012
0 50 100 150 200 250
Days f rom May 1, 1006
-mag
nitu
de
Ia 型絶対等級(極大) = -20距離 = 7100 光年 = 2.2kpc → 視等級 ~ -9
Suzaku の観測
XIS-BI 0.3 - 5.5 keV image
43.5ksec
62.4ksec
59.1ksec 61.6ksec
2005/9 と 2006/2 に4pointing (+ BGD 2pt) 観測
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。
ASCA image of SN1006
10’
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?
Bamba et al. 2003
有効面積は XMM の方が圧倒的に大きい。
黒: XIS-BI赤: EPIC-MOS青: EPIC-pn
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
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‥、
Suzaku の特長
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…
北東部全体のスペクトル
Black : XIS-BIRed : average of 3 XIS-FIs
He-O
H-O
Non-thermal emission
OVII, OVIII 輝線がはっきりと分離できましたよ。
He-O band
3 - 5 keV band
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.
Narrow band images
北東部だけでも分布がかなり異なる。
Narrow band images
南西部:北東部ほど顕著な差はない
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
Non-thermal が強い部分は北側の filament と一致。
Color: XIS, Contour: ACIS
3-5 keV OVII band
東側の filament の内側でthermal (輝線)が強い。
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
East rimNorth inner
East inner
East rim と North rim
まずは FI 3台を足したスペクトルの 2-10keV をpower-law で fitting
黒: East rim赤: North rim
Γ Surface brightness (2-10keV)
East rim 2.95 (2.89-3.02) 2.4E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
North rim 2.77 (2.73-2.81) 3.0E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
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?
χ2 (dof) = 0.99 (519)
次に thin-thermal を決めたい → BI-CCD を使う。
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。。
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
Γ Surface brightness (2-10keV)
East inner 3.20 (3.13-3.26) 1.5E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
North inner 2.97 (2.93-3.01) 2.0E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
輝線の強そうな rim の内側から先に調べますが?
rim より比較的 soft で暗い。やはり北側の方が hard
χ2 (dof) = 1.04 (597)
黒: E inner赤: N inner
χ2 (dof) = 1.97 (974)
wabs * (VNEI + pow)
kT(keV) net(s cm-3) Surface brightness (0.4-2keV)
E inner 0.17 1.7E11 1.5E-12 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
N inner 0.36 1.1E9 4.8E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
NH = 1.87E21 (H cm-2)abundances O = 1.3
Ne = 0.2Mg = 2.1
2領域で一定と仮定。
East: 低温・高密、 North: 高温・低密の傾向?
ところで fitting 合ってませんが?
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。
χ2 (dof) = 1.97 (974)
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。
kT(keV) net(s cm-3) Surface brightness (0.4-2keV)
E rim 0.25 (0.21-0.31) 2.7E9 4.7E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
N rim 0.52 (0.45-0.66 4.3E8 4.1E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
thermal 成分の傾向は inner region と同じ極めて non-thermal dominant
discussion
kT(keV) net(s cm-3) Surface brightness (0.4-2keV)
E rim 0.25 2.7E9 4.7E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
N rim 0.52 4.3E8 4.1E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
E inner 0.17 1.7E11 1.5E-12 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
N inner 0.36 1.1E9 4.8E-13 [erg cm-2 s-1 arcmin-2]
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)
discussionnon-thermal 成分
kT(keV) Γ
East rim 0.25 2.95 (2.89-3.02)
North rim 0.52 2.77 (2.73-2.81)
East inner 0.17 3.20 (3.13-3.26)
North inner 0.36 2.97 (2.93-3.01)
外側の方が hard (加速現場)
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
East
North
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 h
ard
• 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
Thermal X-ray from SNRsWe 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) ・ nenpVLine: Iz n∝ enzV
ne = electron density, np = proton densitynz = ion density, V = volume of emission region
Thermal X-ray from SNRs
He-like ion H-like ion
IonizationHe-like H-like Fully ionized
1 10 100 103 104
Electron temperature (eV)
Oxygen ionization fraction vs. electron temp.
Non-equilibrium ionization (NEI)
At low density, Te ≠ Tz
Ionization equilibrium requires ~ 103 years !
He-like H-like Fully ionized
106 107 108 109 1010 1011 1012
net (cm-3 s)
Oxygen ionization fraction vs. net (for kTe=1.5keV)
Higher temperatureHigher density Higher ionized state
Neutral
Neutral
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