銀河リッジＸ線放射は星のフレアか？
高宇連研究会
早稲田大学
2011年８月１０日

MAXI	

松岡 勝(RIKEN/JAXA)MAXI team1

MAXI サイエンスチーム	
! RIKEN: M.Matsuoka, T,Mihara, M.Sugizaki, M.Serino,S.Nakahira, T.Yamamoto, T.Sootome! Chuo Univ.: Y.Tsuboi, T.Matsumura, K.Yamazaki, …
! JAXA: K.Kawasaki, S.Ueno, H.Tomida, M.Kohama,M.Ishikawa, H.Katayama, K.Ebisawa, N.Isobe ……

! Tokyo Inst. Tech. : N.Kawai, M.Morii, K.Sugimori, T.Toizumi,R.Usui, ..

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Osaka Univ.: H.Tsunemi, M.Kimura, ….
Aoyama Gakuin Univ.: A.Yoshida, K.Yamaoka, ..
Nihon Univ.: H.Negoro, M.Nakajima,, F.Suwa, …
Kyoto Univ.: Y.Ueda, N.Isobe, K.Hiroi, Shidatsu, …
Miyazaki Univ.: M.Yamauchi, …..

MAXIの視野	
MAXI is the most suitable PLs for ISS-JEM-EF!	

ISS motion

GSC:160 x1.5 , SSC:1.5 x90
oooo	

InternationalSpace Station	3

MAXI Results	 トランジェントＸ線源の発見・観測 追観測促進
 MAXIが発見した新星:
MAXI J1659-152 10/9/25 MAXI J1409-619 10/10/20
MAXI J0556-332 11/1/2
MAXI J1631-639 11/4/30
MAXI J1543-564 11/5/8 Ｘ線が強いGRB: 17 X-ray rich GRBs
 BH/BHC, HMXB, LMXB, AGNの状態変化、強度急変化
 無バイアスＸ線源の観測MAXI 第一カタログの完成
 CCD カメラによる軟Ｘ線全天マップ
 ROSAT map の改定.
 無バイアス星フレア GRXEへの寄与	
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MAXI/GSC全天マップとGRXE	
無バイアスで~1000 X線源を監視. 	

Galactic Ridge X-ray Emission	
5All Sky Map of MAXI/GSC	
Monitoring ~500 sources unbiasely. The first MAXI catalogue soon.	

銀河リッジＸ線
Galactic Ridge X-ray Emission	
Ｘ線の天の川	
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GRXEで説明すべき物理量	
! GRXEディフーズに見える: 銀河バルジと銀河面にほぼ±40o の拡がり (Tanaka (2002)! GRXE の全光度: ~2x1038 erg/s/2-10keV Tanaka(2002)! すざく衛星による Si, S, Fe の輝線
Yamauchi et al(2009), Ebisawa et al (08), Koyama(11)銀河面の方向によるが、大変に強い！
Si1.86keV S 2.46keV Fe 6.4 keV Fe 6.7keV Fe 6.95keV~70 eV ~86 eV 100~200 eV 500~600 eV 100~200 eVMAXI/GSCの星フレア観測結果	
 MAXI HP; http://maxi.riken.jp/top/
 無バイアスの星フレアと CVs.
 星フレアの検出感度
一周回：~ 20 mCrab
７日間のblinking method ： 〜 1m Crab
 全天捜査の効率： １日 0.9, １周回 70%
 エネルギーバンド： 2-20 keV （ガス比例計数管）
 位置決定精度: ~0.2 degrees.

星フレアの光度検出分布
フレアの温度検出分布	
Observational cut-off	No flare	星フレアの継続時間
CVsの光度分布	GRXE寄与の計算過程	
Σ(星フレア光度)ｘ（e-folding time) /21カ月
near the solar system=1.3x1031
erg/s	

銀河リッジ方向にextrapolate するには銀河の全質量/2x	7	= 10
MAXIで観測された太陽近傍の質量GRXEに寄与する星フレア光度 =1.3x1038 erg/s	
11(no correction)

計算結果の補正	
! MAXI観測に基づく星フレアの GRXEへの寄与
LGRXE_FL = 1.3x1038 erg/s （補正なし）! 少ない観測サンプルの統計的補正
1.3(0.5~1.3)x1038 erg/s! (A) MAXI は低光度星フレアは観測できない
カットオフ光度以下の星フレアの補正 exp(-Lc/L)(B) フレア光度関数：N(L)=kL-2! (A)+(B)の補正: ~2δ. (δ ~1) 1030-32 erg/s が寄与! 補正後の結果： LGRXE_FL =(1.0~2.6)x1038 erg/s	CVs のGRXEへの寄与	
! MAXI のCVs の観測 > 1 mCrab. ほぼ定常
LGRXE_CV = (0.14~0.2)x1038 erg/s! MAXI の観測による星フレアと CVs(約10%)の両者の関与の合計は,(1.1~2.8)x1038 εδ erg/s
ε : フレアの持続時間の不確定性 0.5~1
δ : フレアの光度関数の不確定性 ~1
結論：銀河リッジＸ線放射(2-10 keV)の主たる起源は星フレアであり、CVsの寄与は ~10%程度！

Ｘ線スペクトルのシミュレーション	
! 星フレアもCVsも薄い高温プラズマからＸ線が放出されている。観測された星フレアと CVs の温度を知って色んな温度をもつ高温プラズマからの集合スペクトルを求める。
F(E) = Σ{F(E,Ti) x fi x τi}/{Σ fi x τi}.
! MAXI データ: X-ray flux fi, Temperature Ti, andduration time τi.
! CVs はこれまでの観測から温度 kT~10 keV が平均値的に放出されている。これを当面10%追加する。

星フレアとCVsの寄与が考えられるスペクトル
Final composite spectrum	
Composite spectrum ofstellar flares	

Black: total(stellar flares+10%CV),
Red:Star flare,
Blue 10% CV
太陽abundances	

10% CV specrum
kT=10 keV	

結果とまとめ	 MAXIが観測した星フレアとCVsが GRXE に寄与する 2-10keVのＸ線光度と各種の輝線の等価幅

 全光度 : 説明すべき 2x 1038 erg/secに対し(1.1~2.8)x 1038 εδ erg/sec
for 2-10 keV
 輝線強度(EW)

太陽abundances 仮定

Lines Si 2keV S 2.6keV Fe 6.4 keV Fe 6.7keV Fe 6.95keV

EW ~22 eV
観測 ~70~29 eV ~50 eV~86
100~200~414 eV ~105 eV
500~600 100~200

 GRXE の起源は星フレアのＸ線はかなりの寄与をしていると考えられる。 CVs は10%の寄与をしている。

問題点	（１）星フレアは２１ヵ月で２３個、統計が少なすぎる。
（２）星フレアの光度関数は N(L) = kL-2 とした。不確定性あり（３）MAXIで観測できない低光度がある。その推移値。
（４）太陽近傍と銀河リッジへの extrapolation を星の分布や質量の分布を仮定して計算した。
（５）輝線が少し弱い？ 約 factor 1/3?? for 0.3 solar abun.
（６）6.7keV分布（中心左右非対称）と星の分布（左右対称？）（７）CVs は遠くて強度が弱いため精度がない。
! 将来のMAXIの観測で改善は統計がよくなる（１）の改善。
! 他は、新しい観測装置と星フレア学の進歩に期待。
! それにも拘わらず星フレアのGRXEへの寄与は重要か？