重力波と電磁波の同時検出を目指した全天監視型X線撮像検出器の開発

• Project Area: New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources
• Project/Area Number: 25103507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 米徳 大輔 金沢大学, 数物科学系, 准教授 (40345608)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2014: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ガンマ線バースト / 重力波 / 人工衛星 / Ｘ線 / 検出器開発

Outline of Annual Research Achievements

金沢大学で独自に開発する超小型衛星に広視野Ｘ線撮像検出器を搭載し、重力波イベントと同期したＸ線突発天体の発見を目指している。本研究では、多チャンネルの検出器からの電荷信号を読み出すための、専用のアナログ集積回路（ASIC）の開発を行った。本研究で開発したASICは世界的に見ても増幅率が極めて高いものであるが、目標性能である約1keVのＸ線が生成する電荷信号に相当する入力に対して、十分な感度があることを実証できた。
さらに、前年度に開発したシリコンストリップ検出器をASICに連結しＸ線信号の読み出しを行った。検出器が幾分大きいものであるために、静電容量性のノイズが卓越し、エネルギーしきい値としては 2keV 相当までしか確認できていないが、今後は検出器の最適化を行うことで目標性能の実現を目指したいと考えている。
また、前方にタングステンで作成した符号化マスクを配置することで、Ｘ線の撮像検出実証を行った。±45の広視野でのＸ線源の撮像を実証し、入射角の変化に対して取得される画像が定量的に変化することを確認できている。今後は低エネルギーのＸ線源に対する撮像実証を行うことを目的としている。
今年度までに予定していたシリコンストリップ半導体検出器の開発と、読み出しASICの開発、およびそれらを連結した撮像実験の全てを実施することができており、衛星に搭載する検出器部の基盤技術は確立できたと言える。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Establish of Gravitational Wave Astronomy with Gamma-Ray Burst and X-ray Transient Monitor (2014)
  • Author(s): Daisuke Yonetoku, Tatsuya Sawano, Shunsuke Takata, Kazuki Yoshida, Hiroki Seta, Asuka Toyanago, Yudai Wakashima, Hajime Yonemochi, and Hirokazu Ikeda
  • Journal Title: UNISEC Space Takumi Journal Volume: 5 Pages: 19-27
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Short Gamma Ray Burst Formation Rate from BATSE data using $E_p-L_p$ correlation and the minimum gravitational wave event rate of coalescing compact binary (2014)
  • Author(s): Daisuke Yonetoku, Takashi Nakamura, Tatsuya Sawano, Keitaro Takahashi and Asuka Toyanago
  • Journal Title: Astrophys.J. Volume: 789 Issue: 1 Pages: 65-65
  • DOI: 10.1088/0004-637x/789/1/65
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-z gamma-ray bursts for unraveling the dark ages mission HiZ-GUNDAM (2014)
  • Author(s): D.Yonetoku et al.
  • Journal Title: SPIE Volume: 9144 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1117/12.2055041
  • Open Access
• [Journal Article] Short Gamma Ray Burst Formation Rate from BATSE data using E_p-L_p correlation and the minimum gravitational wave event rate of coalescing compact binary (2014)
  • Author(s): Yonetoku, Daisuke; Nakamura, Takashi; Takahashi, Keitaro; Toyanago, Asuka
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: arXiv:1402.5463 Pages: 1-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establish of Gravitational Wave Astronomy with Gamma-Ray Burst and X-ray Transient Monitor (2014)
  • Author(s): Daisuke YONETOKU, Tatsuya SAWANO, Shunsuke TAKATA, Kazuki YOSHIDA, Hiroki SETA, Asuka TOYANAGO, Yudai WAKASHIMA, Hajime YONEMOCHI, and Hirokazu IKEDA
  • Journal Title: Takumi Journal Volume: - Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ガンマ線バーストを用いた初期宇宙探査計画HiZ-GUNDAMの進捗（４） (2015)
  • Author(s): 米徳大輔
  • Organizer: 日本天文学会 2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] 重力波源としてのShort GRB発生頻度の研究 (2014)
  • Author(s): 澤野達哉
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [Presentation] 重力波源としての短時間ガンマ線バーストの発生率 (2014)
  • Author(s): 鳥屋子あすか
  • Organizer: 日本天文学会 2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] X-ray Imager for Gamma-ray Bursts Associated with Gravitational Waves (2014)
  • Author(s): Tatsuya Sawano
  • Organizer: Supernovae and Gamma-Ray Bursts 2014
  • Place of Presentation: RIKEN
  • Year and Date: 2014-08-25 – 2014-08-27
• [Presentation] High-z Gamma-ray bursts for Unraveling the Dark Ages Mission (2014)
  • Author(s): Daisuke Yonetoku
  • Organizer: SPIE Astronomical Teescopes + Instrumentation
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [Presentation] Establish of Gravitational Wave Astronomy with Gamma-Ray Burst and X-ray Transient Monitor (2013)
  • Author(s): Daisuke YONETOKU, Tatsuya SAWANO, Shunsuke TAKATA, Kazuki YOSHIDA, Hiroki SETA, Asuka TOYANAGO, Yudai WAKASHIMA, Hajime YONEMOCHI, and Hirokazu IKEDA
  • Organizer: The 5th Nano-Satellite Symposium
  • Place of Presentation: 東京大学
• [Remarks] 金沢大学衛星プロジェクト
  • URL: http://kanazawa-sat.w3.kanazawa-u.ac.jp/
• [Remarks] 米徳のホームページ
  • URL: http://astro.s.kanazawa-u.ac.jp/~yonetoku/