恒星フレアの鉄輝線はどう生じるのか?―X線と紫外線の同時観測で起源を特定―

2026-04-28 京都大学

NASAのX線望遠鏡NICERと宇宙航空研究開発機構の紫外線望遠鏡「ひさき」による同時観測により、恒星フレアで観測される鉄Kα輝線の起源が解明された。研究では、おひつじ座UX星のフレアにおいて紫外線ピークがX線より約1.4時間早いこと、さらに鉄輝線の強度ピークが高エネルギー電子ではなく連続X線と一致することを確認。これにより、長年議論されてきた生成機構のうち、光電離が主要原因であると結論づけた。本成果は1980年代から続く未解決問題を解決する決定的証拠であり、今後は鉄輝線を用いたフレア発生位置や構造解析への応用が期待される。多波長観測の重要性を示し、恒星活動や宇宙環境理解を大きく前進させた。

恒星フレアの鉄輝線はどう生じるのか?―X線と紫外線の同時観測で起源を特定―
本研究の概要図。おひつじ座UX星で発生した恒星フレアを「NICER」と「ひさき」衛星で同時観測することで、X線・紫外線の時間変化を調べ、連続X線と鉄Kα輝線のピークの一致を捉えた。

<関連情報>

RS CVn型星UX Arietis におけるスーパーフレアの遠紫外線・X線観測が明らかにした恒星Fe  Kα輝線の起源 Origin of the Stellar Fe Kα Line Clarified with Far-ultraviolet and X-Ray Observations of a Superflare on the RS Canum Venaticorum–type Star UX Arietis

Shun Inoue, Wataru Buz Iwakiri, Tomoki Kimura, Teruaki Enoto, Yuta Notsu, Hiroyuki Uchida, Kenji Hamaguchi, Shin Toriumi, Atsushi Yamazaki, Fuminori Tsuchiya,…
The Astrophysical Journal  Published: 2026 April 27
DOI:10.3847/1538-4357/ae2be0

Abstract

Fluorescence line diagnostics of the Fe Kα line at ∼6.4 keV observed in both solar and stellar flares can constrain the latitude and size of the flare loop, even in the absence of imaging observations. However, they are hampered by the unresolved origin of stellar Fe Kα lines; i.e., it is unclear which of two mechanisms—photoionization by hard X-ray photons or collisional ionization by nonthermal electrons—is the dominant process. We present clear evidence for the photoionization origin based on simultaneous far-ultraviolet (FUV) and soft X-ray observations of a superflare on the RS Canum Venaticorum–type star UX Arietis with the Extreme Ultraviolet Spectroscope for Exospheric Dynamics instrument (900−1480 Å) on board the Hisaki and Neutron Star Interior Composition Explorer (0.2−12 keV). The flare started at 22:50 UT on 2018 November 15 and released 2 × 1036 erg in the 900−1480 Å band and 3 × 1036 erg in the 0.3−4 keV band. The FUV emission, a proxy for nonthermal activity, peaked approximately 1.4 hr before the soft X-rays. In contrast, the Fe Kα line, detected at a statistical significance of 5.3σ with an equivalent width of 67+28-20 eV, peaked simultaneously with the thermal X-ray maximum rather than the nonthermal FUV peak—strongly supporting the photoionization hypothesis. Radiative transfer calculations, combined with the observed Fe Kα line intensity, further support the photoionization scenario and demonstrate the potential of this line to provide the flare geometry.

1701物理及び化学
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