○山口 弘悦、小山 勝二、中嶋 大（京大）、 馬場 彩、平賀 純子（理研）、 他 すざくSWGチーム

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1 ○山口 弘悦、小山 勝二、中嶋 大（京大）、 馬場 彩、平賀 純子（理研）、 他 すざくSWGチーム
すざく衛星による超新星残骸 SN1006の観測 ○山口 弘悦、小山 勝二、中嶋 大（京大）、 馬場 彩、平賀 純子（理研）、 他 すざくSWGチーム

2 SN1006 shell領域からシンクロトロンX線を発見 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 10’ ASCA image of SN1006 北東部のMapping （馬場さん、春の天文学会） 酸素輝線の narrow band image 3-5keV（非熱的Ｘ線）image

3 SN1006北東部 非熱的Ｘ線 熱的Ｘ線 北東部だけでも分布が異なる！ SN1006北東領域のうち、 北部(Nrim)で非熱的成分、
すざく 3-5keV すざく O band 非熱的Ｘ線 熱的Ｘ線 北東部だけでも分布が異なる！ 空間分解能のよい Chandra のimage ２枚のfilament状の 構造が見える。 緑枠 は すざくXISの視野 SN1006北東領域のうち、 北部(Nrim)で非熱的成分、 東部(Erim)で熱的成分が 卓越？？

4 SN1006北東部 Chandraのfilamentに対応する領域を すざくのimage上から選び、スペクトルを抽出 Chandra
Nrim imaging解析とconsistentな傾向 East : 強い酸素輝線（熱的プラズマ）の存在 North : 強いhard成分（非熱的電子）の存在 Erim プラズマ密度や宇宙線加速効率は 場所によって大きく異なる？ 調べたいこと hard成分は Nrimで強い ・ 宇宙線加速現場のプラズマの物理状態 　（密度や温度）が加速効率に与える影響 酸素輝線 (Erim)で強い ・ そもそも加速粒子の最高エネルギー ・ 　　総エネルギーはどれくらい？ 　（= 非熱的スペクトルの純粋な寄与は？） 赤 : East (Erim) 青 : North (Nrim) 熱的成分と非熱的成分の 切り分けが必要不可欠！！ XISのスペクトル

5 SN1006南東部 O Ne Mg Si S Ar Ca Fe S以上は初めて検出！ と言うわけで、、、 まずはプラズマ成分の様子を調べる
→ 非熱的Ｘ線放射がなく、熱的放射で 　　明るい南東部からスペクトルを抽出 しばらくは熱的成分の話を続けます。 O band image O Ne Mg Si S Ar Ca Fe S以上は初めて検出！ Ia型SNRでありながら、これまでFeなどの 重元素の存在はＸ線では未確認だった 黒: XIS-BI 赤: XIS-FI（３台の平均）

6 重元素輝線の中心エネルギー 重い元素ほど低い電離状態！ 中性 Kα(eV) Line center (eV) He状 Kα(eV)
Mg-Kα 1254 1345±1±5 ～1340 Si-Kα 1730 1826±2±5 ～1850 S-Kα 2307 2365±4±5 ～2450 Ar-Kα 2957 3026±12±5 ～3120 Ca-Kα 3690 3738±28±5 ～3890 Fe-Kα 6400 6430±19±5 ～6680 重い元素ほど低い電離状態！ Fe輝線のまわりを 電離非平衡(NEI)プラズマモデルで fitting 　　kTe = 5.84 ( ) [keV] 　　net = 5.6 ( ) x 109 [cm-3 s] ・ 高温成分の存在 ・ 極めて低電離（Ne状程度） 　　RCW86（植野さん K18a）に類似 wabs*vpshock 黒: BI 赤: FI

7 エネルギー分解能 ・ 検出効率に優れる すざくのスペクトルによって 低電離Fe-L輝線を発見！
低エネルギー側のスペクトル（１） どのような輝線が存在するか 調べる （brems+Gausでfit） 730eV 920eV 730eV = Ne状Fe-L (3s→2p) 820eV = Ne状Fe-L (3d→2p) ともに低電離のFe輝線 「XMM-Newtonのスペクトルに Fe-L輝線の兆候が見られない。 Ne状まで電離が進んでいない？」 (Vink et al. 2003) 575eV O 672eV systematic error ～ 5eV Ne 820eV しかしながら、既存のNEIモデルでは 上図のような ～730eV（3s-2p）輝線と ～820eV（3d-2p）輝線の強度比(~4:1)を 説明できない。 エネルギー分解能 ・ 検出効率に優れる すざくのスペクトルによって 低電離Fe-L輝線を発見！ (低電離での)Fe-L輝線のモデル化が不正確？

8 低エネルギー側のスペクトル（２） 酸素輝線のエネルギー He-Kβdominant!! He状 Kα ～ 570eV
　H状 Ｌｙα ～ 650eV 730eV 920eV 575eV 672eV He-Kβdominant!! systematic error ～ 5eV 820eV 電離度大 高温 730eV lineを入れて 酸素輝線の周辺だけで fitting 極めて低電離な状態なら このスペクトルを説明可能 kTe = 1.5 [keV] nte = 4x109 [cm-3s] が best fit best fit

9 SN1006南東部スペクトル All band 連続成分 kT1 = 0.1keV kT2 = 0.5keV kT3 = 7.2keV
黒: XIS-BI 赤: XIS-FI（３台の平均） 連続成分 　kT1 = 0.1keV 　kT2 = 0.5keV 　kT3 = 7.2keV 既存のモデルでは説明できないので、 複数のbrems+Gaussiansで 現象論的にこのスペクトルを表現する モデルを決める。

10 北東部のスペクトル解析 Chandra image Erimのスペクトル Nrim 熱的成分 ‥ 南東部で決めた形にfix、
　　　強度のみがfree parameter 非熱的成分 ‥ power-law Nrim Erim broken power-law thermal + power-law thermal + broken power-law 黒: BI 赤: FI 黒: BI 赤: FI Γ1 = 2.38, Γ2 = 2.85 break E = 2keV (fixed) χ2/dof = 1.12 単一の冪では 表せない！ Γ= 2.54 χ2/dof = 1.45

11 北東部のスペクトル解析 Nrim Chandra image Erim Nrim Erim Erim Nrim Γ1 (soft側)
2.38 ( ) 2.35 ( ) Γ2 (hard側) 2.85 ( ) 2.71 ( ) break E [keV] 2.0 (fixed) SB2-10keV [ergs/cm2/s/arcmin2] 2.68x10-13 3.54x10-13 EM = n2V [cm-3] 2.2x1057 1.3x1057 ・ 非熱的成分はNrimで有意にhardかつ強い ・ 熱的プラズマ成分はErimで約２倍明るい ２つのfilamentの間に 明白な性質の違いを発見！

12 南西部のスペクトル解析 プラズマ密度の加速効率の相関 Chandra image Γ1 = 2.39 (2.37-2.41)
Γ2 = 2.93 ( ) break (keV) = 2.0 (fixed) n2V = 5.1x1057 [cm-3] SWrim ・ Erimよりもさらにsoftで、熱的成分は強い プラズマ密度の加速効率の相関 power-law成分の冪は 加速粒子の最高エネルギーを反映 SWrim 密度大 Erim 宇宙線加速効率とプラズマ密度の 間の相関を観測的に証明！ Nrim 密度の薄いところで効率良く 粒子加速が行われている！！ 加速効率良い 悪い

13 まとめ SN1006南東部のスペクトルからS, Ar, Ca, Feなどの重元素輝線を発見。重い元素ほど電離度が低い。
低電離のFe-L輝線を発見。3s-2pが非常に強く、　　既存の理論モデルでは説明できない。 酸素輝線はH-LyαよりもHe-Kβが支配的。高温・　低電離状態であれば説明可能。 北東・南西部のスペクトルから非熱的成分の寄与を厳密に見積った。この成分は単一の冪では表せない。 北東部の２つのfilament状構造の間に、明白な性質の違いがあることを発見。 宇宙線加速効率とプラズマ密度の間の相関を実証。

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15 エネルギー分解能 ・ 検出効率に優れる すざくのスペクトルによって 初めて実証！
低エネルギー側のスペクトル（１） どのような輝線が存在するか 調べる （brems+Gausでfit） 730eV 高電離Feの L-line 920eV 中性FeのLα輝線 = 705eV 低電離Fe-Kα輝線はreal → ～730eVのFe-L輝線が 　　　存在しても不思議ではない 「XMM-Newtonのスペクトルに Fe-L輝線の兆候が見られない。 低電離だからか？」 (Vink et al. 2003) 575eV O 672eV systematic error ～ 5eV Ne 820eV 既存のNEIモデルでは、上図のような ～730eV（低電離）輝線と ～820eV（高電離）輝線の強度比を 説明できない。 エネルギー分解能 ・ 検出効率に優れる すざくのスペクトルによって 初めて実証！ 理論モデルの適用範囲外か？