超小型衛星「ニンジャサット」、史上6例目の珍しい中性子星を観測

片手で数えられるほどしか知られていない、規則正しく爆発を起こす珍しい中性子星「クロックバースター」を超小型X線衛星「ニンジャサット」が長期観測し、その成り立ちや組成などを明らかにした。

【2025年6月3日東京理科大学】

ブラックホールや中性子星などのX線天体の観測は、これまで主に大型の衛星が用いられてきたが、理化学研究所の玉川徹さんたちの研究チームが用いているX線衛星「ニンジャサット（NinjaSat）」は、両手で抱えられるほどの超小型衛星「キューブサット」の一つだ。

（上）完成時の「ニンジャサット」（大きさ30cm×20cm×10cm）。（下）軌道上の衛星の想像図（提供：理化学研究所）

2023年11月に打ち上げられたニンジャサットが科学観測を開始する2日前の2024年2月21日、コンパス座の方向約3万3000光年の距離にある新天体「SRGA J144459.2-604207」（以降、SRGA J1444）がX線バーストを起こし、別の天文衛星によって検出された。そこで玉川さんたちは当初の観測計画をキャンセルし、SRGA J1444の観測を行った。大型衛星では多くの研究者によるスケジュールがいっぱいで柔軟な対応や長期観測が難しいが、ニンジャサットは迅速な計画変更が可能な超小型衛星の高い機動力を活かし、25日間にわたってSRGA J1444を観測した。

SRGA J1444の想像図（提供：東京理科大学リリース）

発見直後、SRGA J1444はX線で数十秒だけ突然明るくなるX線バーストを何度も起こし、その発生間隔は時計で計ったように規則正しく約1.7時間であった。このことからSRGA J1444は、恒星と中性子星からなる連星系のうち観測史上6例目という非常にまれな「クロックバースター（clocked burster）」であることが示唆された。

ニンジャサットの観測により、SRGA J1444の定常X線放射が時間とともに徐々に暗くなっていき、それに従ってX線バーストの発生間隔が当初の1.7時間から徐々に長くなっていったことがわかった。天体がX線で暗くなったということは、伴星から中性子星に降り積もる物質が減り、X線バーストを発生させる燃料がたまりにくくなることを意味している。そのため、爆発するまでに時間がかかり、X線バーストが起こる間隔が徐々に長くなったのだろう。このX線の明るさとX線バーストの発生間隔の関係から、SRGA J1444は太陽の2倍以上の質量を持ち、限界質量に近い中性子星であると考えられる。

観測結果
（上）ニンジャサットが観測したSRGA J1444のX線強度変化。（下）SRGA J1444のX線の明るさとバースト発生時間間隔の関係。SRGA J1444が暗くなると、バーストの発生間隔が長くなっている（提供：RIKEN/Souichi Takahashi、以下同）

SRGA J1444では、時間が経って暗くなるほどバーストの立ち上がりが短くなり、バーストの継続時間が短くなるという特徴も明らかになった。SRGA J1444のバースト継続時間は約20秒だが、これまでに発見されたクロックバースターでは40秒程度だ。継続時間が短いことは、中性子星に降り積もる物質が水素ではなくヘリウムに富んでいることを示唆している。このようなクロックバースターの観測例は初めてである。また、分析によるとSRGA J1444の金属（ヘリウムより重い元素）の量は太陽の4倍も多く、そのような組成を持つクロックバースターも観測史上初ということだ。

観測結果
SRGA J1444のX線バーストの特徴。日時の経過につれてバーストの形状（凸状の部分）が少しずつ変化している