Middle-agedの超新星残骸
におけるイジェクタの空間分布
東京理科大学 福島 光太郎
山口 弘悦 (ISAS/JAXA, 東大)、勝田 哲 (埼大)、佐野 栄俊 (名大)Laura A. Lopez (The Ohio University, University of Cpenhagen)小林 翔悟、松下 恭子 (東理大)Middle-aged超新星残骸の観測意義
Ia型超新星爆発のメカニズムや親星の情報を知るためにFeを含むすべてのイジェクタ分布が重要だが...
X線で明るくかがやく若い超新星残骸 (e.g., Tycho) では
逆行衝撃波が中心に未到達→ すべてのイジェクタはX線でみえていない

Fe K輝線の表面輝度(10‒6 ph s‒1 cm‒2 arcmin‒2)

Figure 6. from New Evidence for Efficient Collisionless Heating of Electrons at the Reverse Shock of a Young Supernova Remnant
Yamaguchi et al. 2014 ApJ 780 136 doi:10.1088/0004-637X/780/2/136
http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/780/2/136© 2014. The American Astronomical Society. All rights reserved.

山口+14aTycho
逆光衝撃波の位置@NASA
中心からの距離 (arcmin)
⾼宇連研究会20201

Middle-aged超新星残骸の観測意義
Ia型超新星爆発のメカニズムや親星の情報を知るためにFeを含むすべてのイジェクタ分布が重要だが...
年齢が数千年の超新星残骸 (e.g., G299.2-2.9) ではイジェクタの温度が下がっていることがある→ Fe K輝線がみえない

Mg

0.01

0.1

Fe L

10−3

Si

10−4−1 keV−1 -1Countsss-1
CountskeV

1

G299.2-2.2

S12Energy (keV)

5

@NASA

エネルギー (keV)
⾼宇連研究会20202

Middle-agedの超新星残骸G344.7-0.1
Ia型超新星爆発のメカニズムや親星の情報を知るためにFeを含むすべてのイジェクタ分布が重要

超新星残骸 G344.7-0.1
・年齢 > 3000 yrと十分に高齢(Combi+10、Giacani+11)= おそらく中心まで逆行衝撃波が到達・Fe K輝線が見えている (山内+05、山口+12)= Feの分布や電離状態の測定が容易
⾼宇連研究会2020

3

Figure 3. from Elemental Abundances in the Possible Type Ia Supernova Remnant G344.7-0.1
Yamaguchi et al. 2012 ApJ 749 137 doi:10.1088/0004-637X/749/2/137
http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/749/2/137© 2012. The American Astronomical Society. All rights reserved.

G344.7-0.1のX線観測「すざく」XISのスペクトル
FIBI

山口+12

強いFe K放射あり
中心エネルギー~ 6.44 keV→ 経験的にIa型を示唆 (山口+14b)
ただしFeの空間分布は未詳

エネルギー (keV)

高角分解能 (~0.5 arcsec) のチャンドラでFeの分布まで追えるように205 ks観測
輝線強度とFeイジェクタの電離度の分布を調査
⾼宇連研究会20204

42:00.0

Si (1.76-1.94 keV)
Fe (6.35-6.55 keV)

44:00.0
46:00.0

赤緯 (J2000.0)

Declination-41:40:00.0

38:00.0

結果1：輝線強度の空間分布 (チャンドラ 205 ks)

・Fe Kの放射が集中
・Si放射がFeをとり囲むように分布
20.0

10.0

17:04:00.0

50.0

赤経 (J2000.0)
Right ascension
⾼宇連研究会2020

ACIS-I
03:40.052FeとSiなどでは分布が異なる
Si (1.76−1.94 keV)
S (2.25−2.60 keV)
Ar (2.95−3.25 keV)
Ca (3.60−4.10 keV)
Fe (6.35−6.55 keV)

10

元素輝線帯域の表面輝度
Surface
Brightness (arbitrary(arbitraryunits)units)

3

各元素の輝線強度の分布

0

1

23
Radius (arcmin)
Fe集中領域からの距離(arcmin)
⾼宇連研究会20204

38:00.0

結果2：Fe電離度の空間分布

バック
グ-41:40:00.0
46:00.0

ラウン

42:00.0Fe
Declination
赤緯 (J2000.0)

Si

44:00.0

Counts s-1 keV-1
0.010.1

Fe K集中領域のスペクトル

ドSi (1.76-1.94 keV)
Fe (6.35-6.55 keV)
20.0

10.0

17:04:00.0

50.0

03:40.0

残差-5 0 5赤経(J2000.0)
Rightascension

電離非平衡プラズマ放射 (vneiモデル)

125エネルギー (keV)

C-stat/dof = 2783/2313

⾼宇連研究会2020

738:00.0

結果2：Fe電離度の空間分布

バック
グ

ド

net：

(1.7 ± 0.5)×10!! s cm-3
残差
-5 0 5-41:40:00.0
46:00.0

ラウン

42:00.0Fe

44:00.0

温度：
Si
1.1 ± 0.1 keV

Declination
赤緯 (J2000.0)

Counts s-1 keV-1
0.01
0.1

Fe K集中領域のスペクトルSi (1.76-1.94 keV)
Fe (6.35-6.55 keV)
20.0

10.0

17:04:00.0

50.003:40.0

赤経(J2000.0)
Rightascension

電離非平衡プラズマ + ガウシアン

2783/2313
中心エネルギー：6.41 ± 0.03 keV
125エネルギー (keV)

C-stat/dof = 2659/2311

⾼宇連研究会20208

44:00.0

42:00.0-41:40:00.0

38:00.0

電離状態
Fe17+

6.45

46:00.0

Declination

赤緯 (J2000.0)

Fe19+

6.50

内側ほど低エネルギー

外縁

Si集中
Fe集中

6.40

Fe K輝線エネルギー (keV)

結果2：Fe電離度の空間分布

中性0

123

Fe集中領域からの距離 (arcmin)
⾼宇連研究会2020

4Si (1.76-1.94 keV)
Fe (6.35-6.55 keV)
20.0

10.0

17:04:00.0

50.0

03:40.0

Right ascension

赤経 (J2000.0)

内側では中性に近い
低電離の傾向加熱から時間経っていない
Fe集中部分は爆発中心に対応
9分

布

4×10−5状

2×10−56×10−5ル0ェ08×10−502

布シ−2分−2状−1球

4Surface(arbitrary units)
1.5-5.0keV帯域の表面輝度
Fe Brightness
K輝線の表面輝度
Surface Brightness(photon s cm arcmin )イジェクタの空間分布
Fe球状分

11´

Siなど

Radius (arcmin)23

⾼宇連研究会2020

3´Fe

Siなど
(nin)

Siなど
(nout=2.6nin)布410

イジェクタの空間分布
爆発中心にFeが集中
Siなどは周りにシェル形成

理論予測と無矛盾

爆発後の飛散速度 (103 km s-1)

各元素の質量/M (r )Ia型超新星の元素合成モデル
岩本+99など

中心にFe停滞
Siなどはより周囲に広がる
親星中心から半径r までの総質量M (r )/太陽質量
⾼宇連研究会202011Figure 2. from Using the X-ray Morphology of Young Supernova Remnants to Constrain Explosio
MixingLopez et al. 2011 ApJ 732 114 doi:10.1088/0004-637X/732/2/114
http://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/732/2/114© 2011. The American Astronomical Society. All rights reserved.

＊X-ray Morphology

Lopez+11

重力崩壊型

G344.7‒0.1(this work)

Ia型

⾼宇連研究会202012

＊周辺環境と非対称性推定された爆発中心は
Figure1.
fromUsingtheX-ray Morphology of0.5-2.1 keV のX線イメージ
X線フラックスの重心からMixing
ずれており、非対称な形Lopez et al. 2011 ApJ 732 114 doi:10.1088/00
周囲の物質分布に偏りがhttp://dx.doi.org/10.1088/0004-637X/732/2/11
ある超新星残骸でみられるKepler)© 2011. The American(e.g.,AstronomicalSociety.

2.00e-08→ 星間物質の分布は？

Feピークの中心 = 爆発中心?
X線フラックスの重心

Kepler
0.5-2.1 keV Lopez+11

2.50e-08

3.00e-08

3.50e-08

4.00e-08

⾼宇連研究会2020
4.50e-08

5.00e-08

5.50e-08

6.00

13＊周辺環境と非対称性
TotaI interstellar proton column density(VLSR: −118.0 − −109.1 km s−1)

0.5-2.1 keVバンド(X線)

CO/HIバンド(電波)45Declination(J2000)赤緯(J2000.0)

35

843 MHz電波コントア(Whiteoak & Green 96)

陽子の柱密度−41° 55'×1021 cm−2017 h 05m

40e-08810 pc (D/6.3 kpc)

04
Right Ascension (J2000)

1.50e-08

2.00e-08

HPBW

03

赤経 (J2000.0)
⾼宇連研究会2020

G344.7-0.1の西側で星間物質の分布が卓越
2.50e-08

3.00e-08

3.50e-08

4.00e-08

4.50e-08

西側にあまり広がらず超新星残骸が非対称？
145.00e-0

まとめMiddle-agedの超新星残骸G344.7-0.1について、角分解能の高いチャンドラによる205 ksの観測を行なった
イジェクタの空間分布
・Feが集中しSiなどのシェルがとり囲む
・内側のFeは中性に近い低電離、外側ではFe+17程度と電離度に差がある
Fe集中部分 = 爆発中心
Ia型超新星モデルで矛盾なく説明できる

さらに...
・X線イメージによる分類でもIa型を示唆
・非対称性は周囲の星間物質との相互作用によりもたらされている？
⾼宇連研究会2020

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