スウェーデンでの気球実験による硬X線偏光観測と高感度な焦点面偏光計の開発

• 研究課題/領域番号: 25302003
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 海外学術
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 高橋 弘充 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10536775)
• 連携研究者: 水野 恒史 広島大学, 宇宙科学センター, 准教授 (20403579) ; 深沢 泰司 広島大学, 大学院理学研究科, 教授 (60272457) ; 田島 宏康 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (80222107)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 宇宙物理 / 偏光観測 / 気球実験 / シンチレータ結晶 / 光検出器 / X線γ線天文学 / 偏光

研究成果の概要

本研究の目的は、国際研究チームでスウェーデンからPolarized Gamma-ray Observer（PoGOLite, PoGO+）気球を打ち上げ、硬X線帯域において天体の偏光観測を実施することと、将来の望遠鏡と組み合わせた高感度観測を実施するために、焦点面に置く偏光計を開発することであった。
2013年にPoGOLite、2016年にPoGO+を放球に成功し、それぞれ数日～1週間にわたってパルサー星雲「かに星雲」とブラックホール連星系「はくちょう座X-1」の偏光観測を実施することができた。また焦点面に置く小型偏光計のため、シンチレータを光検出器（Si-PM）で読み出す回路を作成した。

研究成果

• [国際共同研究] スウェーデン王立工科大学/Swedish Space Corpration(スウェーデン)
• [雑誌論文] Calibration and performance studies of the balloon-borne hard X-ray polarimeter PoGO+ (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Chauvin, M. Friis, M. Jackson, T. Kawano, M. Kiss, V. Mikhalev, N. Ohashi, T. Stana, H. Takahashi, M. Pearce
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 印刷中 ページ: 125-133
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.03.027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Optimising a balloon-borne polarimeter in the hard X-ray domain: from the PoGOLite Pathfinder to PoGO+ (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Chauvin, M. Jackson, T. Kawano, M. Kiss, M. Kole, V. Mikhalev, E. Moretti, H. Takahashi, M. Pearce
  • 雑誌名: Astroparticle Physics 巻: 82 ページ: 99-107
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2016.06.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Black hole spin of Cyg X-1 determined from the softest state ever (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawano, C. Done, S. Yamada, H. Takahashi, M. Axelsson, Y. Fukazawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 号: 2 ページ: 36-42
  • DOI: 10.1093/pasj/psx009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi Constraints on the 3.5 keV Line in the Perseus Galaxy Cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Aharonian, F. A., Akamatsu, H, Terada, Y. et al (Hitomi collaboration)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 837 号: 1 ページ: 15-23
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa61fa
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of the polarimetric performance of a Si/CdTe semiconductor Compton camera for the Hitomi satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Katsuta, T. Takahashi et al. (SGD Team)
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods A 巻: 840 ページ: 51-58
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.09.057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 535 号: 7610 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The design and flight performance of the PoGOLite Pathfinder balloon-borne hard X-ray polarimeter (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Chauvin, H.-G. Floren, M. Jackson, T. Kamae, T. Kawano, M. Kiss, M. Kole, V. Mikhalev, E. Moretti, G. Olofsson, S. Rydstrom, H. Takahashi, J. Lind, J.-E. Stromberg, O. Welin, A. Iyudin, D. Shifrin, M. Pearce
  • 雑誌名: Experimental Astronomy 巻: 41 号: 1-2 ページ: 17-41
  • DOI: 10.1007/s10686-015-9474-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preflight performance studies of the PoGOLite hard X-ray polarimeter (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Chauvin, M. Jackson, T. Kawano, M. Kiss, M. Kole, V. Mikhalev, E. Moretti, H. Takahashi, M. Pearce
  • 雑誌名: Astroparticle Physics 巻: 72 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2015.05.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The First Demonstration of the Concept "Narrow-FOV Si/CdTe Semiconductor Compton Camera" (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichinohe, Y. Uchida, S. Watanabe, I. Edahiro, K. Hayashi, T. Kawano, M. Ohno, M. Ohta, S. Takeda, Y. Fukazawa, M. Katsuragawa, K. Nakazawa, H. Odaka, H. Tajima, H. Takahashi, T. Takahashi, and T. Yuasa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 806 ページ: 5-13
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.09.081
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Eta Carinae's Thermal X-ray Tail Measured with XMM-Newton and NuSTAR (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hamaguchi, Michael F. Corcoran, Theodore R. Gull, Hiromitsu Takahashi, Brian W. Grefenstette, Takayuki Yuasa, Martin Stuhlinger, Christopher M. P. Russell, Anthony F. J. Moffat, Neetika Sharma, Thomas I. Madura, Noel D. Richardson, Jose Groh, Julian M. Pittard, Stanley Owocki
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 817 号: 1 ページ: 23-31
  • DOI: 10.3847/0004-637x/817/1/23
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Study of a detector system for high-energy astrophysical objects using a combination of plastic scintillator and MPPC (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nakaoka, Tsunefumi Mizuno, Hiromitsu Takahashi, Yasushi Fukazawa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: - ページ: 400-403
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.03.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Polarized Hard X-ray Emission from the Crab by the PoGOLite Pathfinder, (2015)
  • 著者名/発表者名: Chauvin, M et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 456 号: 1 ページ: L84-L88
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slv177
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The first full orbit of η Carinae seen by Fermi (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Reitberger, A. Reimer, O. Reimer, H. Takahashi
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 577 ページ: A100-A100
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201525726
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku Observation of the Fermi Cygnus Cocoon: The Search for a Signature of Young Cosmic-Ray Electrons (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mizuno, T. Tanabe, H. Takahashi, K. Hayashi, R. Yamazaki, I. Grenier, L. Tibaldo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 803 号: 2 ページ: 741-9
  • DOI: 10.1088/0004-637x/803/2/74
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PoGOLino: A scintillator-based balloon-borne neutron detector (2015)
  • 著者名/発表者名: Merlin Kole, Maxime Chauvin, Yasushi Fukazawa, Kentaro Fukuda, Sumito Ishizu, Miranda Jackson, Tune Kamae, Noriaki Kawaguchi, Takafumi Kawano, Mozsi Kiss, Elena Moretti, Mark Pearce, Stefan Rydstrom, Hiromitsu Takahashi, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 770 ページ: 68-75
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.10.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku Monitoring of Hard X-Ray Emission from η Carinae over a Single Binary Orbital Cycle (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hamaguchi, Michael F. Corcoran, Hiromitsu Takahashi, Takayuki Yuasa, Manabu Ishida, Theodore R. Gull, Julian M. Pittard, Christopher M. P. Russell,Thomas I. Madura
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 795 号: 2 ページ: 1191-12
  • DOI: 10.1088/0004-637x/795/2/119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku observation of the symbiotic X-ray binary IGR J16194-2810 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuiko Kitamura, Hiromitsu Takahashi, Yasushi Fukazawa
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 66 号: 1
  • DOI: 10.1093/pasj/pst001
  • NAID: 40020043416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku studies of luminosity-dependent changes in the low-mass X-ray binary Aquila X-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, S.,Torii, S., Noda, H., Zhang, Z., Ono, K., Nakazawa, K., Makishima, K., Takahashi, H., Yamada, S. and Matsuoka, M.:
  • 雑誌名: Publications of Astronomical Society of Japan 巻: 66 号: 1
  • DOI: 10.1093/pasj/pst010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite(PoGO+)気球実験：2016年フライトの結果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGO+気球実験：2016年のフライト (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所、神奈川県
• [学会発表] PoGOLite, PoGO+, SPHiNX (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Takahashi
  • 学会等名: 2nd CORE-U Conference: Cosmic Polarimetry from Micro to Macro Scales
  • 発表場所: 広島大学
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験:2016年の再フライトに向けての準備状況 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 首都大学東京、東京都
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験2016年の再フライトへ向けて (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所、神奈川県
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験:2016年の再フライト (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験：2016年の再フライト (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 宮崎大学
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験 2016年フライト (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 大気球シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所、神奈川県
• [学会発表] Fermi LAT observations of Eta Carinae during 2014 periastron (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Takahashi
  • 学会等名: 6th Fermi Symposium
  • 発表場所: アメリカ、ワシントンDC
  • 年月日: 2015-11-09
• [学会発表] PoGOLite気球実験2016年フライト (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 大気球シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙科学研究所、神奈川県
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] The Astro-H Mission (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Takahashi
  • 学会等名: INTEGRAL 2015
  • 発表場所: イタリア、ローマ
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of Scintillator Readout System with MPPC for Portable Compact Gamma-ray Spectrometer (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromitsu Takahashi
  • 学会等名: HSTD10
  • 発表場所: 中国、西安
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載軟ガンマ線検出器の現状と解析ソフトウェアについて (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会
  • 発表場所: 甲南大学、兵庫県
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験：2016年の再フライトへ向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本物理学会2015年春季年会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 硬X線偏光検出器 PoGOLite 気球実験：2016年の再フライトへ向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] X線・ガンマ線による大質量星連星系の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 大質量星の進化・活動現象と星の回転
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] 硬X線偏光検出器 PoGOLite 気球実験：2016年の再フライトへ向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA/ISAS（神奈川県）
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] Development of Portable Compact Gamma-Ray Spectrometer with CsI(Tl)+MPPC (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: IEEE NSS/MIC
  • 発表場所: アメリカ、シアトル
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-16
• [学会発表] PoGOLite気球実験の2013年パスファインダーフライトの状況と2016年の再フライトへ向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 大気球シンポジウム
  • 発表場所: JAXA/ISAS（神奈川県）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-07
• [学会発表] X-ray View of Andromeda Galaxy, M31 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: Fifth Fermi Symposium
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-10-20 – 2014-10-24
• [学会発表] 「すざく」衛星による共生X線連星IGR J16194-2810の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] PoGOLite気球実験2013年パスファインダーフライト（2） (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会2014年秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Suzaku Observation of the Symbiotic X-ray Binary IGR J16194-2810 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: COSPAR2014
  • 発表場所: ロシア、モスクワ
  • 年月日: 2014-08-02 – 2014-08-10
• [学会発表] Data Acquisition System and Ground Calibration of Polaized Gamma-ray Observer (PoGOLite) (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: SPIE2014
  • 発表場所: カナダ、モントリオール
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] PoGOLino気球実験で計測した気球高度での中性子バックグラウンド (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春季年会
  • 発表場所: 国際基督教大学
• [学会発表] PoGOLino気球実験による大気中性子フラックスの計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本物理学会2014年春季年会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 硬X線偏光検出器 PoGOLite 気球実験：2013年パスファインダーフライト (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所（神奈川県）
• [学会発表] Suzaku Observation of the Symbiotic X-ray Binary IGR J16194-2810 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: Suzaku-MAXI 2014
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] PoGOLite 気球実験：2013年のパスファインダーフライト (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験 2013年パスファインダーフライト (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季年会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] LiCAF and BGO Phoswich Detectors for Simultaneous Measurements of Atmospheric Neutrons and Gamma-Rays (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: IEEE NSS/MIC
  • 発表場所: ソウル（韓国）
• [学会発表] PoGOLite 気球実験 2013 年パスファインダーフライトの状況と今後 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋弘充
  • 学会等名: 大気球シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究所（神奈川県）
• [備考] 広島大学 研究者総覧
  • URL: http://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.975b6969708d4c62520e17560c007669.html
• [備考] PoGO
  • URL: http://web.particle.kth.se/pogo/