Maximize the scientific results of the international large X-ray observatory Athena
| Project/Area Number |
20H00175
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 16:Astronomy and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松本 浩典 大阪大学, 理学研究科, 教授 (90311365)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 弘悦 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (00513467)
石川 久美 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (00709173)
粟木 久光 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (30252414)
坪井 陽子 中央大学, 理工学部, 教授 (70349223)
前田 良知 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (80342624)
三石 郁之 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (90725863)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥43,290,000 (Direct Cost: ¥33,300,000、Indirect Cost: ¥9,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2021: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
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| Keywords | X線天文学 / X線光学系 / X線精密分光 |
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| Outline of Research at the Start |
2030年代に打ち上げ予定の大型国際X線天文衛星Athenaは、巨大X線望遠鏡を搭載し、高感度の深宇宙X線精密分光観測を行う。その最大の科学目標は、大規模構造と巨大ブラックホールの形成過程の解明である。しかし、現状のX線望遠鏡のままでは、視野外からの迷光の混入が避けられない。また、X線反射材のイリジウムの吸収端による反射率の低下も大きい。そこで、迷光を防ぐためのプリコリメター、反射率回復のための軽元素オーバーコートの開発を行い、これによりAthenaの科学成果を最大化する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
AthenaのX線望遠鏡は、反射膜としてイリジウムを使用する。イリジウムはエネルギーE=2keV付近に吸収端を持つため、その付近で望遠鏡の反射率が急激に低下する。2keV付近にはシリコン輝線などのX線天文学に重要な輝線や吸収線が存在するため、軽元素のオーバーコーティングで反射率の低下を回復させることが望ましい。一方で、その軽元素はX線望遠鏡作成過程のクリーニングプロセスなどではがれてはいけない。そこで我々は、ダイアモンドライクカーボンによるオーバーコーティングの技術開発に取り組んだ。その結果、イリジウムのついたAthena望遠鏡のシリコン基材に対して、厚さ10nm以下のダイアモンドライクカーボンのコーティングを実現することに成功した。
また、Athena用X線望遠鏡は、正規の2回反射のX線に加え、1回反射で視野の外から混入する迷光が多い光学系である。この迷光は、銀河団外部の調査や活動銀河核検出感度に大きく影響する。そこでこの迷光を除去するため、シリコンを使った超軽量のプリコリメターの開発をスタートさせた。今年度は設計を行った。
また、日本は現在、XRISM衛星計画を推進している。XRISMとAthenaはどちらもX線マイクロカロリメーターを使用したX線精密分光を行う計画であり、XRISMで端緒を開き、Athenaで開花させる役割を持つ。XRISMとAthenaの科学的協力に関する議論を開始した。
その他、Athenaへの応用を念頭において、CFRPを利用したX線反射鏡などの新しいX線光学系に関するX線測定実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
途中COVIDにより、欧州宇宙機構側の研究がストップするという事態になり、そのために現地を訪れて詳細を議論することができなかった。しかし、そのような中でもオンライン会議を通してできるだけコミュニケーションをとることを心掛けた。
これまでは、ダイアモンドライクカーボンを数ナノメートルの厚さでコーティングした経験はなかった。しかし今回の研究で、そのようなコーティングを実現するための条件出しを行い、実際にサンプルを作ることができたことは、初年度の研究としては順調だと考える。
超軽量のプリコリメターに関しても、COVIDのために実際のAthenaのX線望遠鏡モジュールにアクセスすることはできない中で、最初の試作機に関する設計までを行えたことは、順調な成果だと考えている。
XRISMとAthenaの連携に関する議論を開始することができたことも順調といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ダイアモンドライクカーボンのコーティング開発をさらに進め、より表面粗度が小さく、必要最小限の厚さのコーティングを進めたい。可能であれば、X線を照射して反射率を測定し、コーティングの性質を解明するところに進みたい。
軽量のプロコリメター開発に関しては、試作機の実際の作成に進みたい。
XRISMとAthenaの共同研究に関しては、具体的にどのように観測時間を使うかなどの枠組みを決める方向に進みたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
