[論文レビュー] The Dynamic X-ray Sky of the Local Universe

A. Soderberg, J. E. Grindlay+36 more|ArXiv.org|Feb 23, 2009

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 5

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、局所銀河系におけるX線およびソフトガンマ線遷移源を観測する専用で広視野かつ高エネルギーの遷移監視施設の構築を提言している。これにより、高エネルギー変動源のリアルタイム検出と多波長追従観測が可能となり、これまでに検出されていなかった遷移源の新クラスの発見可能性が高まる。また、波長域を横断した協働観測の重要性が強調されている。

ABSTRACT

Over the next decade, we can expect time domain astronomy to flourish at optical and radio wavelengths. In parallel with these efforts, a dedicated transient "machine" operating at higher energies (X-ray band through soft gamma-rays) is required to reveal the unique subset of events with variable emission predominantly visible above 100 eV. Here we focus on the transient phase space never yet sampled due to the lack of a sensitive, wide-field and triggering facility dedicated exclusively to catching high energy transients and enabling rapid coordinated multi-wavelength follow-up. We first describe the advancements in our understanding of known X-ray transients that can only be enabled through such a facility and then focus on the classes of transients theoretically predicted to be out of reach of current detection capabilities. Finally there is the exciting opportunity of revealing new classes of X-ray transients and unveiling their nature through coordinated follow-up observations at longer wavelengths.

研究の動機と目的

• 100 eVを超える高エネルギー遷移源を検出するための専用で感度が高く、広視野の施設が不足している現状を是正すること。
• 現在の観測ギャップにより検出が困難とされているX線遷移源のリアルタイム検出と迅速な追従観測を可能にすること。
• 現在の観測機器では到達できないX線およびソフトガンマ線帯域における遷移現象の調査。
• 理論的に予測されているが、これまでに検出されていなかったX線遷移源の新クラスの解明。
• 光学・電波施設と連携した多波長共同キャンペーンを実施し、遷移源の物理的性質を解明すること。

提案手法

• 高エネルギー（X線からソフトガンマ線）時間領域天文学に最適化された、宇宙空間または地上に設置される遷移監視システムの提言。
• 秒から数日スケールの遷移イベントに対して迅速にトリガーを発動できる、広視野かつ感度の高い検出器の利用。
• 検出後、直ちに光学・電波施設と連携し、多波長追従観測を実施する仕組みの統合。
• X線遷移源の挙動を説明する既存の理論モデルを活用し、機器設計およびターゲット選定を支援。
• 秒以内にトリガー情報を天文学コミュニティに配信する自動アラートシステムの実装。
• ブラックホールや中性子星系、および希少な遷移現象を含む、100 eV以上で高い変動を示す源に焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ専用の遷移観測施設が存在しないため、高エネルギー遷移源のどのクラスが未検出のままであるのか？
• RQ2 多波長にわたる協働観測により、これまでに観測されていなかったX線遷移源の物理的メカニズムをどのように解明できるか？
• RQ3 現在の検出限界以下にある、局所銀河系におけるX線遷移源の予想される発生率と多様性はどの程度か？
• RQ4 現在の機器では観測できない理論的遷移モデルから想定される、どのような観測的特徴が期待されるか？
• RQ5 専用の高エネルギー遷移観測施設が、コンパクト天体からのX線フレアの検出と特徴付けをどのように向上させるか？

主な発見

• 専用の遷移観測施設がなければ、局所銀河系における高エネルギー変動のこれまでにない未踏の領域にアクセスできない。
• 特にコンパクト天体に関与する多くの遷移現象が、現在のX線ミッションにおける感度不足および視野の狭さにより検出されていない。
• 理論的モデルは、現在の検出能力を超える大きな数の高エネルギー遷移源が存在すると予測している。
• 光学・電波・X線帯域における迅速かつ協働的な追従観測が、新しく検出された遷移源の性質を理解する上で不可欠である。
• 提案される施設により、希少または短時間スケールのイベントを含む、新たな遷移源クラスの発見が可能になる。
• このような施設が存在しないことは、時間領域高エネルギー天文学分野における大きな観測ギャップを示している。