最近の結果とastro-e2衛星dpc.nifs.ac.jp/sokenh15/h15sk05tamura.pdfzat cluster centers, plasma...
TRANSCRIPT
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 1
X線分光観測による宇宙プラズマの診断最近の結果とAstro-E2衛星
田村隆幸 (宇宙研・宇宙科学情報解析センター)
1.銀河団プラズマの冷却と(加熱)
- Cooling Flow 問題 –
2.Astro-E2衛星
J.S.Kaastra (SRON), J.Peterson (Columbia), K.Makishima (U-Tokyo), and Astro-E2 SWG
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 2A1689 HST, N. Benitez (JHUACS Science Team, ESA, NASA
可視光でみた銀河団 (A1689/HST)
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 3
Galaxy ClusterStar
• 100-1000 of galaxes
Dark Matter• Kinetic energies of galaxies
and plasma, Gravitational lenses indicate large mass.
• More than 10 times massive than stars and plasma
Hot Plasma (Intra-Cluster Medium)
Ne = 10-4-10-2 cm-3
Te = 107-108 K
L = 100 kpc – 1 Mpc
Metal rich (O, Si, S, Fe etc., ; 0.3 solar abundance)
Largest system bounded by the dark matter potential
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 4Chandra X-ray Images of Clusters
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 5
X-ray from cluster plasma
• 光学的に薄いプラズマ(吸収は無視できる)。• 電子、イオンはMaxwell分布、熱平衡• イオン化平衡 (電離温度=熱運動温度)Collisional Ionization Equilibrium model (CIE) model
X-ray Radiation =
(Thermal Bremss. + Line emissions)
Lx ∝ ∫neni Λ(T; A)dV
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 6
銀河団の中心部 Cooling Flow ?
• プラズマの密度が高い→ 放射冷却 (n2) → 圧力低下 → 外側からの降着 →
• Tcool = NkT/Lx < Tage~ 1/H0
• 中心での温度低下• Cooled Gas ?
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 7
Isobaric Cooling Flow Model– 圧力勾配・加熱なし。– (放射冷却)= (エンタルピー減少)
- neni Λ(T)dV = 5/2 k dM/dt dT / μmp neni vs. T
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 8
XMM (X-ray Multi-Mirror Mission)-Newton (1999/12-; ESA)
ASCA (Japan-US; 1993-) 6.5 m, 1.7t
14m, 4.8t
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 9
XMM/RGS5-35 Å(0.3 – 2 keV)
Δλ ~ 60 m Å
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 10
XMM/RGS spectroscopy (Peterson et al. 2003)
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 11
Blue:data, Red: best-fit,Green: Cooling floe model
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 12
温度の下げ止まり?
• 加熱 モデル– 周りの高温プラズマからの
熱伝導
– 活動銀河核との相互作用– 磁場相互作用– Merger/Mixing
• 条件– X線放射x年齢に匹敵する加熱エネルギー– Tcoolとバランスするか熱効率– N2 (r)とバランス
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 13
Reconnection sites
Hot phase
Cool phase
Magnetic field lines
Galaxy motion/rotation
- Ordered magnetic fields separate the hot and cool phases.- Galaxies’ kinetic energy --> MHD turbulence -->
reconnection --> plasma heating & particle acceleration- The loop-like structure stabilizes the heating/cooling.
牧島モデル-- the “Galaxy corona”
牧島 2003より転載
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 14
Jet and bubble from
central black hole
Fabian et al. 2003
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 15
Summary At cluster centers, plasma cooler than the ambient plasma exists. A lack of cooler gas below ~Ticm/2, compared to the simple cooling flow model.Unknown process(es) should balance with the X-ray cooling. Energy and mass transfer related to this process should be comparable to Lx x Tclusterand 100-1000 Msun/yr.
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 16
超新星残骸W49 (ASCA CCD spectrum; Fujimoto et al.)
1E0102.2 (RGS; Rasmussen et al. 2001)
Several line ratios → 電離非平衡
Line shapes → 速度場 の測定
重元素組成比の測定
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 17
活動銀河核(AGN)の周り
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 18
星間物質
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 19
Astro-E2 (2005/2-3 )
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 20
X線望遠鏡
名古屋大学・宇宙研・NASA 他
X線 CCDカメラ
大阪大学・宇宙研・MIT 他
Wide-FOV spectroscopy
硬X線検出器
東京大学・広島大学・金沢大学・宇宙研・理研・青山学院 他
10-600 keV, low background spectroscopy
X線分光器
宇宙研・都立大・NASA 他
ΔE~6 eV in 0.5-10 keV
Under developing and testing…
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 21
RGS vs. XRS
XRS
RGS (point)
RGS (1’ )
1 ke
V
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 22
Isobaric Cooling flow Model
0-0.375, 0.375-0.75
,0.75-1.5, 1.5-3
3-6 keV Ranges
dEM(T)/dT ~ 1/Λ(T)
RGS band
E2 band
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 23
ASCA CCD Astro-E2/XRS
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 24
Missing IGM
-
2003-11-21 T.Tamura @ 核融合研 25
早期型星 (Zeta-Pup)