ーラインX線天文学の歴史と展望をまじえてー

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1 ーラインX線天文学の歴史と展望をまじえてー
小山勝二（京大・理） 銀河中心とリッジの鉄輝線放射の謎

2 Ｘ線分光天文学の目覚め K10-13号機（Sep. 1977: 世界初の宇宙搭載用GSPC)でLocal
Hot BubbleからOVII輝線を発見。つまり高温プラズマを実証

3 鉄学の始まり　　 Tenma

4 Galactic Ridge Emission の　Scale Height と　l-分布
 Lx ~ 1038 erg/s ,　 kT~10 keV, TE ~ 1054 erg

5 銀河系内の超高温プラズマ（約１億度）の発見
　　銀河系内の超高温プラズマ（約１億度）の発見 　　　　　　（圧力: nT　＝　106　K/cc !!) これまでの星間空間の概念は102　Ｋの中性ガス領域と104　Ｋの電離領域の ２相安定　　　（ｎＴ　＝　１０３－１０４　K/cc） 銀河中心 銀河内円盤

6 鉄輝線エネルギーは電離平衡プラズマより低い（kTに関係ない？） 等価幅も電離平衡プラズマより小さい
kT (Temperature) kT keV Line Center eV EW 鉄輝線エネルギーは電離平衡プラズマより低い（kTに関係ない？） 等価幅も電離平衡プラズマより小さい 　　　　　　　　　非平衡プラズマ　or　低電離の輝線を含む？ 　　　　　　　　　 非熱的放射がある　？

7 電波SNRの表面輝度分布  隠れたSNRが銀河面に大量にある？ 高温（ＨａｒｄX線）放射のSNRは発見 できず。 その代わりに
　できず。　その代わりに ●　非熱的Ｘ線SNRの発見, HESSの結果 ●　”Diffuse”はPoint Sourcesの集まり 　　ではない　(Ebisawa et al.)。 　 他に高温拡散Ｘ線源は？ 　　  星形成領域からの高温 放射を発見 　　　 （オリオン星雲）　

8 ●Galactic Center Emissionは明らか に広がっている。 ●Ridge Emission と同様に鉄輝線は
一定（6.7keV）では ない。

9 Ｒｉｄｇｅ，Ｇａｌａｃｔｉｃ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅｓ のスペクトル
Ｒｉｄｇｅ，Ｇａｌａｃｔｉｃ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｐｏｉｎｔ　Ｓｏｕｒｃｅｓ のスペクトル ＧＣ　Ｄｉｆｆｕｓｅ（ＡＳＣＡ－ＳＩＳ） Koyama te al. 1996 Ｒｉｄｇｅ　Ｄｉｆｆｕｓｅ　（ＡＳＣＡ－ＧＩS) Astro E2 (XIS)に期待 Point Sources の 正体は Intermediate Polar？ でもDiffuseの10% 程度しか説明でき ない（Muno et al.) ３輝線の混合比が 場所によって違う？ ＧＣ　Ｐｏｉｎｔ　Ｓｏｕｒｃｅｓ（ＡＣＩＳ） Muno et al.　２００４

10 　　　　Summary　of Previous Works
● 　Galactic Ridge と Center Diffuse Emission 　 　　　はよく似たスペクトルを示す。 ●　共にPoint Source の集まりでは１０％のFlux　　　 　　　しか説明できない。 ●　寄与している　Point　Sourceｓのスペクトルは Diffuse のそれと酷似している。　 　Likely 起源はIntermediate Polarだろう。 ●　Diffuse スペクトル中の鉄輝線は 6.4 , 6.7, 6.9 　 　　　keVの混合だろう。 　　その比が場所によって異なる。 　　6.4 keV の起源と 6.7,6.9 keVの起源は別？

11 低電離の 鉄輝線 （6.4keV) の起源は？

12 X線反射星雲（光電離） vｓ（反論） 荷電粒子（衝突電離）

13 反応の断面積のＺ依存性は：光電離はＺ-2.3 衝突電離 はＺ-4.3
反応の断面積のＺ依存性は：光電離はＺ-2.3 衝突電離 はＺ-4.3　 （ 反応断面積に寄与する入射Ｘ線、または電子線、のエネルギーはZにより異なる。 Ｘ線吸収の断面積　Ｚ５　は同じエネルギーのＸ線に対するもの) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　衝突電離 電子(個数スペクトルＥ-2)が厚いガス雲に衝突、各元素の等価幅は O,Ne, Si, S, Fe : , 110, 70, 40, 290 eV 等価幅比は(Fe=1):　1.2: 0.38: 0.24: 0.14: 1　(Tatischeff　et al.2002)

14 光電離モデル Ｋ殻電離の断面積のＺ依存性はＺ-2.3だから、元素の等価幅比は衝突電離の値
　　　　　　　　　　　　　　　光電離モデル Ｋ殻電離の断面積のＺ依存性はＺ-2.3だから、元素の等価幅比は衝突電離の値 に（Z/26）2 倍した値、　即ち　O.Ne, Si, S, Fe : 0.11: 0.06: 0.05: 0.04: 1 （光電離では鉄以外の中性Ｋα輝線の放射はほとんど期待できない理由である。 逆に鉄以外の中性Ｋα輝線の放射が検出できれば、その起源は衝突電離） しかし酸素(O)から硫黄(S)までの中性Ｋα輝線のエネルギー領域には、多数の 輝線が存在し、その分離が難しい。 He-like Si-Ｋβ＝2.183 keV, 中性のＳ-Ｋα＝2.308 keV,　 H-like Si-Ｋβ線＝2.376 keV ⊿E＝124eV, eV 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (CCDでは分離不能) 銀河中心、リッジの輝線の起源: keVプラズマ（高電離Siが強い）の寄与 は深刻な問題。　この困難はＸＲＳ（分解能6 eV)で完全に解決する。 ＸＲＳ観測により“銀河中心付近の中性鉄Ｋα輝線の起源が光電離か電子衝突 電離か”という論争に最終結着がつく。

15 Prospect of XRS ６．４keV Line 輝線や吸収端などのFine Structureと多元素の
●　光電離　 　　（輝線や吸収端などの 　　　　Fine Structure)　 ●　電子衝突電離　 （多元素のGlobal Structure) Prospect of XRS 輝線や吸収端などのFine Structureと多元素の Global　Structureで 解明できる

16 6.7keVと6.9 keV Prospect of XRS 観測と比較する ためには 物理プロセスを 丁寧に追いかけ た計算が必要
高温プラズマかイオン（宇宙線）の電子捕獲(荷電交換）か 　　　　　　Prospect of XRS 鉄の Fine Structure：FeXXVI,FeXXVに対応する 輝線の強度比とTriplet線構造（satellite Lineの存否） 観測と比較する ためには 物理プロセスを 丁寧に追いかけ た計算が必要

17 非熱的放射の課題（Ridge＝New SNR, Center ??) 宇宙線加速＝巨大ブラックホール(100万-10億の太陽)
最も近い巨大ブラックホールは天の川の中心にある ブラックホールの加速の最も象徴的な現象は相対論的 ジェット個々の粒子も加速（1020 eV)されるに違いない 1 2 3 銀河中心 See Poster 32 Senda et al.

18 銀河中心には確かにTeV以上の電子がいる:
SNRs or else