中性子星表面の核融合「スーパーバースト」を観測~キューブサットX線衛星NinjaSatが新天体の解明に貢献~

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2025-06-27 理化学研究所,東京理科大学,京都大学,千葉大学,広島大学

理研、東京理科大、京大、千葉大、広島大の国際共同研究チームは、キューブサットX線衛星NinjaSatと全天X線監視装置MAXIを用いて、新天体MAXI J1752−457のスーパーバースト(巨大核融合爆発)を世界で初めて捕捉しました。スーパーバーストは中性子星表面での炭素核融合によるX線バーストで、これまで17例しか知られていません。2024年11月に増光を検出後、2.5時間で即応観測を開始し、8日間にわたりX線光度と温度の時定数(初期1.2時間、後期15時間)を精密測定。冷却過程から中性子星表面での核融合・熱伝導過程を理論と照合し、深層炭素核燃焼によるスーパーバーストと確認しました。NinjaSatの機動観測能力が、時間軸天文学における小型衛星活用への新たな道を開く成果です。成果は『The Astrophysical Journal Letters』(2025年6月20日付)に掲載されました。

中性子星表面の核融合「スーパーバースト」を観測~キューブサットX線衛星NinjaSatが新天体の解明に貢献~
中性子星の表面で発生するスーパーバーストの(左)想像図と(右)模式図

<関連情報>

NinjaSat とMAXIで観測されたMAXI J1752-457の熱核スーパーバースト Thermonuclear Superburst of MAXI J1752−457 Observed with NinjaSat and MAXI

Amira Aoyama, Teruaki Enoto, Takuya Takahashi, Sota Watanabe, Tomoshi Takeda, Wataru Iwakiri, Kaede Yamasaki, Satoko Iwata, Naoyuki Ota, Arata Jujo,…
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2025 June 20
DOI:10.3847/2041-8213/addd00

Abstract

An uncatalogued bright X-ray transient was detected with MAXI on 2024 November 9, named MAXI J1752−457. The NinjaSat X-ray observatory promptly observed the source from November 10 to 18, while the small angular separation from the Sun hampered follow-up campaigns by other X-ray observatories. The MAXI and NinjaSat light curves in the 2–10 keV band showed first and second decaying components at the early and late phases, approximated by exponential functions with e-folding constants of 1.2 ± 0.2 and 14.9 ± 0.9 hr (1σ errors), respectively. A single blackbody model reproduces the X-ray spectrum with a softening trend of its temperature decreasing from 1.8 ± 0.1 keV to 0.59 ± 0.06 keV. Assuming the unknown source distance at 8 kpc, at which the initial X-ray luminosity roughly corresponds to the Eddington limit, the shrinking blackbody radius was estimated at 5–11 km. This X-ray brightening is interpreted as a superburst in a Galactic low-mass X-ray binary, which is powered by thermonuclear burning triggered presumably by carbon ignition close to the outer crust of the neutron star. The transition between two decaying components occurred at 5.5–7.7 hr, corresponding to the thermal timescale of the burning layer. The ignition column density is estimated to be (1.8–2.8) × 1012 g cm−2.

1701物理及び化学
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