Study of particle acceleration in Galactic compact objects by observing X-ray and gamma-ray polarization

• Project/Area Number: 25287059
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Mizuno Tsunefumi 広島大学, 宇宙科学センター, 准教授 (20403579)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): Takahashi Hiromitsu 広島大学, 理学系研究科, 助教 (10536775) ; Fukazawa Yasushi 広島大学, 理学系研究科, 教授 (60272457) ; Tajima Hiroyasu 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80222107) ; Tanaka Takaaki 京都大学, 理学系研究科, 助教 (20600406)
• Research Collaborator: Enoto Teruaki 京都大学, 白眉センター, 准教授 (20748123)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000); Fiscal Year 2015: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 宇宙物理（実験） / X線ガンマ線天文学 / 偏光 / 粒子加速 / コンパクト天体

Outline of Final Research Achievements

In order to study the particle acceleration in Galactic compact objects, we carried out (1) observations using balloon-borne X-ray polarimeter PoGOLite, (2) development of the SGD on board Hitomi X-ray satellite, (3) basic research of a detector system using PPD, and (4) observations of Galactic compact objects with conventional X-ray satellites. In (1), we observed Crab and Cygnus X-1, and in (2) we developed fine-collimator and carried out a beam test of the prototype at a synchrotron facility, and in (3) we evaluated energy threshold of the system, and in (4) we performed X-ray follow-up observations of Galactic gamma-ray sources. Those results were published in journal articles.

Research Products

• [Journal Article] Study of the polarimetric performance of a Si/CdTe semiconductor Compton camera for the Hitomi satellite (2016)
  • Author(s): J. Katsuta, T. Takahashi et al. (SGD Team)
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods A Volume: 840 Pages: 51-58
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.09.057
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hard x-ray imaging polarimeter for PolariS (2016)
  • Author(s): K. Hayashida, J. Kim, M. Sadamoto, K. Yoshinaga, S. Gunji, T. Mihara, Y. Kishimoto, H. Kubo, T. Mizuno, H. Takahashi, T. Dotani, D. Yonetoku, T. Nakamori, T. Yoneyama, Y. Ikeyama, F. Kamitsukasa
  • Journal Title: Proc. SPIE Volume: 9905 Pages: 99051A-99051A
  • DOI: 10.1117/12.2232472
• [Journal Article] The soft gamma-ray detector (SGD) onboard ASTRO-H (2016)
  • Author(s): Shin Watanabe, Yuto Ichinohe (9/42), et al.
  • Journal Title: Proc. SPIE 9905, Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray Volume: 9905 Pages: 990513-990513
  • DOI: 10.1117/12.2231962
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • Author(s): Takahashi, T. et al.
  • Journal Title: Proceedings of the SPIE Volume: 9905 Pages: 990510-11
  • DOI: 10.1117/12.2232379
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Suzaku Observation of the Fermi Cygnus Cocoon: The Search for a Signature of Young Cosmic-Ray Electrons (2015)
  • Author(s): T. Mizuno, T. Tanabe, H. Takahashi, K. Hayashi, R. Yamazaki, I. Grenier, L. Tibaldo
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 803 Issue: 2 Pages: 741-9
  • DOI: 10.1088/0004-637x/803/2/74
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Observation of Polarized Hard X-ray Emission from the Crab by the PoGOLite Pathfinder, (2015)
  • Author(s): Chauvin, M et al.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 456 Issue: 1 Pages: L84-L88
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slv177
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development and calibration of fine collimators for the ASTRO-H Soft Gamma-ray Detector (2014)
  • Author(s): Mizuno, T., Kimura, D., Fukazawa, Y., Furui, S., Goto, K., Hayashi, T., Kawabata, K. S., Kawano, T., Kitamura, Y., Shirakawa, H., Tanabe, T., Makishima, K., Nakajima, K., Nakazawa, K., Fukuyama, T., Ichinohe, Y., Ishimura, K., Ohta, M., Sato, T., Takahashi, T. et al.
  • Journal Title: Proc. of SPIE Volume: 9144 Pages: 91445F-91445F
  • DOI: 10.1117/12.2054649
  • Open Access
• [Journal Article] Soft gamma-ray detector (SGD) onboard the ASTRO-H mission (2014)
  • Author(s): Fukazawa, Y., Tajima, H., Watanabe, S., Blandford, R., Hayashi, K., Harayama, A., Kataoka, J., Kawaharada, M., Kokubun, M., Laurent, P., Lebrun, F., Limousin, O., Madejski, G. M., Makishima, K., Mizuno, T., Mori, K., Nakamori, T., Nakazawa, K., Noda, H., Odaka, H. et al.
  • Journal Title: Proc. of SPIE Volume: 9144 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1117/12.2055292
  • Open Access
• [Journal Article] Data acquisition system and ground calibration of polarized gamma-ray observer (PoGOLite) (2014)
  • Author(s): H. Takahashi, M. Chauvin, Y. Fukazawa, M. Jackson, T. Kamae, T. Kawano, M. Kiss, M. Kole, V. Mikhalev, T. Mizuno, E. Moretti, M. Pearce, S. Rydstrom
  • Journal Title: Proc. SPIE Volume: 9144 Pages: 91444I-91444I
  • DOI: 10.1117/12.2056723
• [Presentation] 硬 X 線偏光検出器 PoGOLite の読み出し回路の改良 (3) (2017)
  • Author(s): 大橋礼恵、高橋弘充、河野貴文、内田和海、水野恒史、深沢泰司ほかPoGOLiteチーム
  • Organizer: 日本天文学会春の年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] Study of performance of a plastic scintillator + MPPC system in low energy X-ray (2017)
  • Author(s): K. Torigoe, T. Mizuno, H. Takahashi, Y. Fukazawa
  • Organizer: 2nd Core-U International Conference: Cosmic Polarimetry from Micro to Macro Scale
  • Place of Presentation: Hiroshima University
  • Year and Date: 2017-02-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験：2016年の再フライト (2016)
  • Author(s): 高橋弘充、水野恒史ほかPoGOLiteチーム
  • Organizer: 日本物理学会秋の年会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] 「すざく」による広がったTeVガンマ線源VER J2019+368のX線観測(3) (2016)
  • Author(s): 水野恒史、田中慎之、高橋弘充、勝田隼一郎、林克洋、山崎了
  • Organizer: 日本物理学会秋の年会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] 硬 X 線偏光検出器 PoGOLite 気球実験:2016 年の再フライト (2016)
  • Author(s): 高橋弘充、水野恒史ほかPoGOLiteチーム
  • Organizer: 日本天文学会秋の年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 硬 X 線偏光検出器 PoGOLite の読み出し回路の改良 (2) (2016)
  • Author(s): 大橋礼恵、高橋弘充、河野貴文、内田和海、水野恒史、深沢泰司ほかPoGOLiteチーム
  • Organizer: 日本天文学会秋の年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 広がったTeVガンマ線源VER J2019+368のX線観測 (2016)
  • Author(s): 田中慎之、水野恒史、高橋弘充、勝田隼一郎、林克洋、山崎了
  • Organizer: 日本天文学会秋の年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 「すざく」による広がったTeVガンマ線放射VER J2019+308 のX線観測（2） (2016)
  • Author(s): 水野恒史ほか
  • Organizer: 日本物理学会春の年会
  • Place of Presentation: 東北学院大学、宮城県
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 高橋弘充、水野恒史ほか
  • Organizer: 日本天文学会春の年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京、東京都
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] ASTRO-H衛星搭載 軟ガンマ線検出器(SGD)コンプトンカメラの偏光ビーム試験 (2016)
  • Author(s): 枝廣育実、水野恒史ほか
  • Organizer: 日本天文学会春の年会
  • Place of Presentation: 首都大学東京、東京都
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] 「すざく」による広がったTeVガンマ線放射VER J2019+308 のX線観測（1） (2015)
  • Author(s): 水野恒史ほか
  • Organizer: 日本物理学会秋の年会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学、大阪府
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] Study of a detector system for high-energy astrophysical objects using a combination of plastic scintillator and MPPC (2015)
  • Author(s): 中岡竜也、水野恒史ほか
  • Organizer: 10th International "Hiroshima" Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking Detectors
  • Place of Presentation: International Conference Center, Xi'an, China
  • Year and Date: 2015-09-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 硬X線偏光検出器PoGOLiteの読み出し回路の改良 (2015)
  • Author(s): 大橋礼恵、水野恒史ほか
  • Organizer: 日本天文学会秋の年会
  • Place of Presentation: 甲南大学、兵庫県
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 「すざく」による白鳥座に発見されたガンマ線超過のＸ線探査（2） (2015)
  • Author(s): 水野恒史、田辺利明、高橋弘充、林克洋、山崎了、I. Grenier, L. Tibaldo
  • Organizer: 日本物理学会春の年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 高橋弘充、河野貴文、水野恒史、深沢泰司、釜江常好、片岡淳、田島宏康、高橋忠幸、河合誠之、M. Pearce, M. Chauvin, M. Kiss, M. Kole, V. Mikhalev, E. Moretti
  • Organizer: 日本物理学会春の年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 高橋弘充、河野貴文、水野恒史、深沢泰司、釜江常好、田島宏康、 片岡淳、高橋忠幸、河合誠之, M. Pearce, M. Chauvin, M. Kiss, M. Kole, V. Mikhalev, E. Moretti
  • Organizer: 日本天文学会春の年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] Suzaku Observation of the Fermi Cygnus Cocoon (2014)
  • Author(s): T. Mizuno, T. Tanabe, H. Takahashi, K. Hayashi, R. Yamazaki, I. Grenier, L. Tibaldo
  • Organizer: 5th Fermi Sumposium
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2014-10-20 – 2014-10-24
• [Presentation] PoGOLite気球実験:2013年のパスファインンダーフライト(2) (2014)
  • Author(s): 高橋弘充、河野貴文、水野恒史、深沢泰司、釜江常好、田島宏康、片岡淳、高橋忠幸、河合誠之, M. Axelsson, M. Jackson, M.Kiss, W. Klamra, M. Kole, S. Larsson, E. Moretti, M. Pearce, F. Ryde, S. Rydstrom, G. Olofsson et al.
  • Organizer: 日本天文学会秋の年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] MPPCとプラスチックシンチレータの組み合わせを用いた天体偏光X線検出器の検討 (2014)
  • Author(s): 中岡竜也、水野恒史、深沢泰司
  • Organizer: 日本天文学会秋の年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] ASTRO-H衛星搭載軟ガンマ線検出器(SGD)開発の現状 (2014)
  • Author(s): 大野雅功
  • Organizer: 日本天文学会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学
• [Presentation] Development of a Detector for High-Energy Astrophysical Objects Using a Conbination of Plastic Scintillator and MPPC (2014)
  • Author(s): 中岡竜也
  • Organizer: Suzaku-MAXI 2014
  • Place of Presentation: 愛媛大学
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 高橋弘充
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 高知大学
• [Presentation] PoGOLite 気球実験：2013年のパスファインダーフライト (2013)
  • Author(s): 高橋弘充
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] 宇宙硬X線偏光検出器PoGOLite気球実験の地上較正試験 (2013)
  • Author(s): 河野貴文
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] Ultraluminous X-ray Sources
  • Author(s): 水野恒史
  • Organizer: HXI/SGDワークショップ
  • Place of Presentation: 広島大学
• [Remarks] X線ガンマ線偏光で高エネルギー天体を探る気球実験"PoGOLite"
  • URL: http://www-heaf.astro.hiroshima-u.ac.jp/pogo/PoGOLite.html
• [Remarks] X線ガンマ線偏光で高エネルギー天体を探る気球実験PoGOLite
  • URL: http://www-heaf.hepl.hiroshima-u.ac.jp/pogo/PoGOLite.html
• [Remarks] X線ガンマ線偏光で高エネルギー天体を探る気球実験"PoGOLite"
  • URL: http://www-heaf.hepl.hiroshima-u.ac.jp/pogo/PoGOLite.html
• [Remarks] X線ガンマ線偏光で高エネルギー天体を探る気球実験"PoGOLite"
  • URL: http://www-heaf.hepl.hiroshima-u.ac.jp/pogo/PoGOLite.html