Investigation of solar high energy plasma with high-sensitivity X-ray imaging spectroscopic observations

• Project/Area Number: 17H04832
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Nagoya University (2018-2019); Japan Aerospace EXploration Agency (2017)
• Principal Investigator: 石川 真之介 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 研究機関研究員 (10724685)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥24,960,000 (Direct Cost: ¥19,200,000、Indirect Cost: ¥5,760,000); Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2017: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
• Keywords: 太陽 / コロナ / X線 / CMOS 検出器 / 太陽物理学 / 宇宙物理 / X線天文学 / 観測ロケット実験 / 太陽フレア / 宇宙科学 / ロケット

Outline of Annual Research Achievements

本年度、本研究課題の中心となる実験 Focusing Optics Solar X-ray Imager の3回目の打ち上げ (FOXSI-3) を実施し、photon-counting の手法により、0.5-5 keV の軟X線領域において太陽の撮像分光観測を世界で初めて実現した。FOXSI-3 の打ち上げは2018年9月7日に米国ニューメキシコ州ホワイトサンズから行われ、弾道飛行中に予定通りおよそ6分間太陽を観測し、ほぼ太陽全面にわたって撮像分光データを取得することに成功した。FOXSI-3 ロケット実験の成功は、研究課題である「高感度X線撮像分光観測による太陽高エネルギープラズマの探査」を実現したことに他ならない。これまで技術的に困難であった、太陽における諸現象の空間スケールをカバーし、それらの現象の時間スケールを分解できる高い時間分解能は、本研究において開発した高速 CMOS 撮像分光システムにより可能となった。FOXSI-3 により、巨大フレアが発生している時間帯以外においても、コロナの高エネルギープラズマが発するX線連続スペクトルの放射と、高エネルギープラズマ中のイオンによる線スペクトルの放射を別々に定量評価することが太陽で初めて可能となり、平衡状態を仮定する従来の手法では得られなかった新たな情報を得ることができると考えられる。本研究の成果を発展させ、観測衛星計画 PhoENiX により高感度太陽X線撮像分光観測を進める。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Minnesota/University of California, Berkeley/NASA/MSFC(米国)
• [Int'l Joint Research] Fachhochschule Nordwestschweiz(スイス)
• [Int'l Joint Research] ミネソタ大学/カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [Journal Article] Development of 60 μm pitch CdTe double-sided strip detectors for the FOXSI-3 sounding rocket experiment (2019)
  • Author(s): Furukawa Kento、Buitrago-Casas Juan Camilo、Vievering Juliana、Hagino Kouichi、Glesener Lindsay、Athiray P.S.、Krucker S?m、Watanabe Shin、Takeda Shin’ichiro、Ishikawa Shin’nosuke、Musset Sophie、Christe Steven、Takahashi Tadayuki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 924 Pages: 321-326
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.07.011
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hot Plasma in a Quiescent Solar Active Region as Measured by RHESSI, XRT, and AIA (2019)
  • Author(s): Ishikawa Shin-nosuke、Krucker Sam
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 876 Issue: 2 Pages: 111-111
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab13a1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-speed X-ray imaging spectroscopy system with Zynq SoC for solar observations (2018)
  • Author(s): Ishikawa Shin-nosuke、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin、Narukage Noriyuki、Miyazaki Satoshi、Orita Tadashi、Takeda Shin’ichiro、Nomachi Masaharu、Fujishiro Iwao、Hodoshima Fumio
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 912 Pages: 191-194
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.11.033
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hard X-Ray Constraints on Small-scale Coronal Heating Events (2018)
  • Author(s): Marsh Andrew J.、Smith David M.、Glesener Lindsay、Klimchuk James A.、Bradshaw Stephen J.、Vievering Juliana、Hannah Iain G.、Christe Steven、Ishikawa Shin-nosuke、Krucker S?m
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 864 Issue: 1 Pages: 5-5
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad380
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection of nanoflare-heated plasma in the solar corona by the FOXSI-2 sounding rocket (2017)
  • Author(s): Ishikawa Shin-nosuke、Glesener Lindsay、Krucker Sam、Christe Steven、Buitrago-Casas Juan Camilo、Narukage Noriyuki、Vievering Juliana
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 1 Issue: 11 Pages: 771-774
  • DOI: 10.1038/s41550-017-0269-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] FOXSI-3 ロケットの軟 X 線撮像分光観測による太陽コロナの温度診断 (2019)
  • Author(s): 石川真之介 、成影典之、川手朋子、高橋忠幸、古川健人、渡辺伸、L. Glesener、Athray P.、S. Musset、J. Vievering、J. C. Buitrago-Casas、S. Krucker、S. Christe、D. Ryan
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] Soft X-ray imaging spectroscopy of the Sun using a high-speed CMOS sensor with the FOXSI-3 sounding rocket (2018)
  • Author(s): Ishikawa, S.; Narukage, N.; Takahashi, T.; Furukawa, K.; Watanabe, S.; Mitsuishi, I.; Glesener, L.; Athiray, P. S.; Musset, S.; Vievering, J. T.; Davis, L.; Courtade, S.; Buitrago-Casas, J. C.; Dalton, G.; Turin, P.; Turin, Z.; Christe, S.; Ryan, D.; Bongiorno, S.; Ramsey, B.; Krucker, S.
  • Organizer: American Geophysical Union, Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nanoflare Observations (2018)
  • Author(s): S. Ishikawa
  • Organizer: Hinode 12 Science Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Soft X-ray imaging spectrometer with high speed CMOS sensor for solar observations (2018)
  • Author(s): S. Ishikawa, N. Narukage, L. Glesener and FOXSI-3 PhoEnIX team
  • Organizer: 17th RHESSI Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-speed X-ray Imaging and Spectroscopy System with Zynq SoC for Solar Observations (2017)
  • Author(s): S. Ishikawa, T. Takahashi, S. Watanabe, N. Narukage, S. Miyazaki, T. Orita, S. Takeda, M. Nomachi, S. Saito, I. Fujishiro and F. Hodoshima
  • Organizer: 8th International Conference on New Developments in Photodetection
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 太陽X線観測ロケット実験 FOXSI-3 の準備状況 (2017)
  • Author(s): 石川真之介, 高橋忠幸, 渡辺伸, 古川健人, 萩野浩一, 武田伸一郎, 成影典之, 川手朋子, ほか FOXSI-3 チーム
  • Organizer: 日本天文学会2017年度秋季年会
• [Book] First Ten Years of Hinode Solar On-Orbit Observatory (2018)
  • Author(s): T. shimizu, S. Imada, M. Kubo eds. (authors include S. Ishikawa)
  • Total Pages: 305
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 981107741X
• [Book] First Ten Years of Hinode Solar On-Orbit Observatory (2018)
  • Author(s): T. Shimizu, S. Imada, M. Kubo eds. (authors include S. Ishikawa)
  • Total Pages: 305
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 9789811077425
• [Remarks] 太陽観測ロケット FOXSI-3 の 打ち上げ成功！
  • URL: http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20180911_isee.pdf
• [Remarks] FOXSI-3
  • URL: http://foxsi.umn.edu/launches/foxsi-3
• [Remarks] 観測ロケットFOXSI-3が軟X線太陽像を新手法で描く
  • URL: https://hinode.nao.ac.jp/news/topics/foxsi-3-data-release-jp-20190115/
• [Remarks] PhoENiX project website
  • URL: http://www.phoenix-project.science