ワイドバンドX線偏光で探るブラックホールの時空構造と活動性

• Project/Area Number: 14079204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鶴 剛 Kyoto University, 大学院・理学研究科, 准教授 (10243007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小山 勝二 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10092206) ; 田原 譲 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (10135296)
• Project Period (FY): 2002 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥190,600,000 (Direct Cost: ¥190,600,000); Fiscal Year 2006: ¥39,400,000 (Direct Cost: ¥39,400,000); Fiscal Year 2005: ¥38,500,000 (Direct Cost: ¥38,500,000); Fiscal Year 2004: ¥39,400,000 (Direct Cost: ¥39,400,000); Fiscal Year 2003: ¥36,300,000 (Direct Cost: ¥36,300,000); Fiscal Year 2002: ¥37,000,000 (Direct Cost: ¥37,000,000)
• Keywords: X線天文学 / 偏光X線撮像分光 / ブラックホール / X線CCDカメラ / X線ガス検出器 / エックス線天文学

Research Abstract

N型CCD素子の要素技術(ノイズ、空乏層厚、電荷転送効率)の完成を見たので,一昨年より撮像領域30mm×30mmのフレームトランスファCCD素子の開発を行っている.昨年度から今年度にかけてこの素子の試作をおこなった.読みだしノイズは6.5e(RMS)で,5.9keV X線に対するエネルギー分解能137eV(FWHM)を得た.空乏層厚みは,物理的な厚み200μmに矛盾しない結果がX線検出効率実験より得られている.電荷転送効率も問題なく,CTIとして5x10^-6を実現した.
「すざく」XISは、これまで打ち上げられたX線天文衛星の中でもっとも高い性能を備えるX線CCDである.この軌道上の性能とその時間変化は,本特定領域のX線CCD素子開発に対して極めて貴重なデータである.XISは電荷注入と呼ばれる,他のX線天文衛星にはない機能を備えている.本研究ではXISの軌道上キャリブレーションと新しい電荷注入機能による性能評価と回復の実証を行った.また,軌道上キャリブレーションの結果は解析ソフトの形で公開し,世界中の「すざく」ユーザーに提供している.
CCDは軌道上の放射線により性能が劣化するが,それを回復する以下の積極的な方法を開発した.電荷トラップによる電荷転送効率の低下を防ぐために,XISの露光開始前に,撮像領域上部に取付けられた専用レジスタから制御された量の電荷を,一定の間隔で撮像領域に注入する(スペースドロウ電荷注入).先行する人工電荷が電荷トラップを埋めることで,X線イベントが作る電荷を保護する.
我々は,電荷注入による性能改善を実証すべく,2006年8月に機上動作試験を実施した.その結果電荷注入時には,5.9keV X線に対する分解能が210eVから140eVに改善されていること,つまりXISのドア開け直後とほぼ同じ性能まで回復していることが確かめられた.

Research Products

• [Journal Article] Suzaku Detection of Extended/Diffuse Hard X-Ray Emission from the Galactic Center (2008)
  • Author(s): T. Yuasa, K. Tamura, K. Nakazawa, M. Kokubun, K. Koyama, T. G. Tsuru, 他10
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Accepted
  • NAID: 10023956331
• [Journal Article] A Time Variable X-Ray Echo: Indications of the Past Flare of the Galactic Center Black Hole (2008)
  • Author(s): K. Koyama, T. Inui, H. Matsumoto, T. G. Tsuru
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Accepted
  • NAID: 10023956310
• [Journal Article] Discovery of X-Ray emission from the Dark Particle Accelerator HESS J1614-518 with the Suzaku Satellite (2008)
  • Author(s): H. Matsumoto, H. Uchiyama, M. Sawada, T. G. Tsuru, K. Koyama
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Accepted
• [Journal Article] Suzaku Spectroscopy of an X-Ray Reflection Nebula and a New Supernova Remnant Candidate in the Sgr B1 Region (2008)
  • Author(s): M. Nobukawa, T. G. Tsuru, Y. Takikawa, Y. Hyodo, K. Koyama, 他5名
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Accepted
  • NAID: 10023956275
• [Journal Article] Detailed hard X-ray measurements of the nuclear emission from the Seyfert 2 galaxy NGC 4388 with Suzaku (2008)
  • Author(s): H. Shirai, Y. Fukazawa, M. Sasada, M. Ohno, D. Yonetoku, T. G. Tsuru, 他7
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Accepted
• [Journal Article] X-Ray Spectroscopy of SN1006 with Suzaku (2007)
  • Author(s): H. Yamaguchi, K. Koyama, S. Katsuda, H. Nakajima, T. G. Tsuru,
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Accepted
  • NAID: 10023956024
• [Journal Article] The development of a back-illuminated supportless CCD for SXI (2005)
  • Author(s): T.G.Tsuru, S.Takagi, H.Matsumoto, T.Inui, K.Koyama, H.Tsunemi, 他7名
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 541 Pages: 392-397
• [Journal Article] Performance of back supportless CCDs for the NeXT mission (2005)
  • Author(s): S.-i.Takagi, T.Go Tsuru, H.Matsumoto, K.Koyama, H.Tsunemi, 他6名
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 541 Pages: 385-391
• [Journal Article] The ground calibration of X-ray CCD cameras (XIS) with front-illuminated chips onboard Astro-E2 (2005)
  • Author(s): H.Nakajima, H.Yamaguchi, H.Matsumoto, T.G.Tsuru, K.Koyama, 他3名
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 541 Pages: 365-371
• [Journal Article] A Spatial and Spectral Study of Nonthermal Filaments in Historical Supernova Remnants : Observational Results with Chandra (2005)
  • Author(s): Bamba, Aya, Yamazaki, Ryo, Yoshida, Tatsuo, Terasawa, Toshio, Koyama, Katsuii
  • Journal Title: The Astrophysical Journal 621 Pages: 793-802
  • NAID: 120000882161
• [Journal Article] A Detailed Study of Molecular Clouds toward the TeV Gamma-Ray Supernova Remnant G347.3-0.5 (2005)
  • Author(s): Moriguchi, Y., Tamura, K., Tawara, Y., Sasago, H., Yamaoka, K., 他2名
  • Journal Title: The Astrophysical Journal 631 Pages: 947-963
• [Journal Article] Chandra Observation of the Starburst Galaxy NGC 2146 (2005)
  • Author(s): Inui, T., Matsumoto, H., Tsuru, T., Koyama, C., Matsushita, S., Peck, A.B., Tarchi, A.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 57 Pages: 135-145
  • NAID: 10023936117
• [Journal Article] Starburst at the Expanding Molecular Superbubble in M82 : Self-induced Starburst at the Inner Edge of the Superbubble (2005)
  • Author(s): Matsushita, S., Kawabe, R., Kohno, K., Matsumoto, H., Tsuru, T., Vila-Vilard, B.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal 618 Pages: 712-722
• [Journal Article] Peculiar Characteristics of the Hyper-Luminous X-Ray Source M82 X-1 (2004)
  • Author(s): Matsumoto, H., Tatsuya, I., Tsuru, T.G., Matsushita, S., Watarai, K., Mineshige, S.
  • Journal Title: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 Pages: 379-380
• [Journal Article] Chandra Observation of the Starburst Galaxy NGC 2146 (2004)
  • Author(s): Inui, T., Matsumoto, H., Tsuru, T.G., Matsushita.S.
  • Journal Title: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 Pages: 347-348
• [Journal Article] M82 X-1 -The Hyper Luminous X-Ray Source- (2004)
  • Author(s): Tsuru, T.G., Matsumoto, H., Inui, T., Matsushita, S., Kawabe, R., Harashima, T.et al.
  • Journal Title: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 Pages: 59-66
• [Journal Article] Application of micro-pixel chambers for X-ray polarimetry (2004)
  • Author(s): Yeno, M., Kuho, H., Miuchi, K., Nagayoshi, T., Orito, R., Takada, A., Takeda, A., Tanimori, T., Tsuru, T.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 525 Pages: 28-32
• [Book] 光と物理学 (2007)
  • Author(s): 嶺重慎・高橋義朗・田中耕一郎[編], 鶴 剛, 他, (共著)
  • Total Pages: 206
  • Publisher: 京都大学学術出版会
• [Book] 見えないもので宇宙を観る (2006)
  • Author(s): 小山勝二, 舞原俊憲, 中村卓史, 柴田一成
  • Total Pages: 153
  • Publisher: 京都大学出版会
• [Publications] Dotani, T., Ozaki, M., Murakami, H., Koyama, K., Tsuru, Takeshi G., 他14人: "X-ray imaging spectrometer(XIS) on board Astro-E2"Proceedings of the SPIE. 4851. 1071-1079 (2003)
• [Publications] M.Ueno, H.Kubo, K.Miuchi, T.Nagayoshi, R.Orito, A.Takada, A.Takeda, T.Tanimori, T.Tsuru: "Application of Micro-Pixel Chambers for X-Ray Polarimetry"NIM A. Accepted. (2004)
• [Publications] Tsuru, Tanimori, Bamba, Imanishi, Koyama, 他12人: "A hybrid X-ray imaging spectrometer for NeXT and the next generation X-ray satellite"Advances in Space Research. Accepted. (2004)
• [Publications] Itho, Enomoto, Yanagita, Yoshida, Tsuru: "GALACTIC GAMMA-RAY HALO OF THE NEARBY STARBURST GALAXY NGC253"Astrophysical Journal Letter. 584. L65-L68 (2003)