2018 Fiscal Year Annual Research Report
Ｘ線突発天体の監視による重力波源の同定とブラックホール形成メカニズムの研究
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16H06342
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
米徳 大輔 金沢大学, 数物科学系, 教授 (40345608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久徳 浩太郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (30757125)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 重力波 / Ｘ線 / 人工衛星 / ブラックホール / 検出器開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力波天体からの突発的Ｘ線放射を観測し、到来時刻・到来方向を決定するための広視野Ｘ線撮像検出器を開発している。実験室内にＸ線発生装置と蛍光Ｘ線を作り出す６種類のターゲットを配置した熱真空チャンバーを製造し、検出器に対するＸ線照射実験を行った。本検出器の電気的雑音レベルは2keV以下であり、2から20keVの範囲におけるエネルギー応答の線形性やエネルギー分解能を評価し、想定通りの性能であることを確認した。また、衛星軌道上で自律的に電圧オフセットを調整できるようなアルゴリズムを組み込み、正常に動作することを確認した。また、Geant4と呼ばれるモンテカルロシミュレータを利用して、検出器の構造を忠実に反映させた質量構造モデルを作成し、到来Ｘ線に対する応答を確認した。宇宙Ｘ線背景放射や粒子線を模擬したシミュレーションも行い、想定されるバックグラウンドレートを把握し、観測感度が想定どおりであることも確認している。
衛星バス系においては、衛星パネルの製造を行い、ワイヤハーネスの設計・製造を実施した。また、衛星バス系のコンピュータと地上系を模擬したコンピュータ、および観測装置との間で詳細な電気的インターフェース試験を実施した。地上系から送信したコマンドがバス系PCを経由して観測装置へ伝達することと、その逆に、観測装置からのデータが正常に地上系へ伝達できることを確認している。この試験の中では、確率的にエラーが発生するような状態も模擬し、通信エラーが発生した場合はコマンドを再発行するなどの対応により、正常なデータを取得できることも確認した。姿勢制御に関連するセンサーとアクチュエータ間の能動的制御についても順調に開発が進んでいる。
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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
主要なミッション機器である広視野Ｘ線撮像検出器はフライトハードウェア相当が完成し、性能を把握する試験を実施できている。現在はソフトウェアのデバッグ作業を行っている最中である。計画時に予定していた性能どおり、検出器面積100cm2、約1キロ電子ボルトからの読み出し、空間分解能 15分角を達成する検出器を実現している。本計画で使用するアナログ集積回路や民生回路部品に対して放射線試験を実施し、全て30 krad以上の放射線耐性を有することを確認している。また、振動試験と熱真空試験もクリアしている。従って、軌道上で観測を開始できれば、主に10キロ電子ボルト以下で輝く突発天体に対しては NASAのSwift衛星と同等以上の性能を発揮できると期待している。
衛星本体もフライトモデルの構体パネルが完成し、すべてのフライトコンポーネントが揃っている状況である。星センサーの購入にあたって年度内の納品が困難なことが判明したため経費の繰越を行ったが、その分、リアクションホイール・バッテリ・磁気センサ・磁気トルカ等の試験を先行して実施しているため、実質的な遅れは無い状況である。姿勢制御アルゴリズムを念入りに構築することと、全体を組み上げたインテグレーション試験が開発のメインとなる。超小型衛星の開発経験のある研究者や、多くの企業からの協力を受け、開発自体は概ね順調に進んでいると言える。
しかしながら、本計画は科学成果を創出するまでを範疇としているが、2017年1月以降、JAXAからのH-IIAロケットへの相乗り公募が無い状況である。従って、本報告書を作成している段階で打ち上げの機会は確定していない。これは外的な要因であり、研究者側では対応ができないため苦しい状況であるが、本計画の立案時と比べて打ち上げは１年以上遅れることとなる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は金沢大学衛星のフライトハードウェアの完成、2020年度には衛星バス系のソフトウェアを完成させ、衛星フライトモデルに対する環境試験を実施することを目標としている。
先に記述したように、次のH-IIA相乗り公募の時期が未定であることから、金沢大学衛星の打ち上げ時期も未定である。従って、研究計画を提案した時点と比べて１年程度は実現時期が遅れることとなる。我々は、無理な研究計画の変更は行わずに、次回のH-IIAロケットの相乗り公募（無償枠）を待つことを選択している。打ち上げの遅れを悲観せず、少しでも良い衛星システムを目指して入念な開発を行っていきたいと考えている。これまでに超小型衛星の実績を有する研究グループにレビューやアドバイスを依頼し、人工衛星としての完成度を高めていく予定である。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] The origin of polarization in kilonovae and the case of the gravitational-wave counterpart AT 2017gfo2019
Author(s)
Bulla, M.; Covino, S.; Kyutoku, K.; Tanaka, M.; Maund, J. R.; Patat, F.; Toma, K.; Wiersema, K.; Bruten, J.; Jin, Z. P.; Testa, V.
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Journal Title
Nature Astronomy
Volume: 3
Pages: 99-106
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Systematic effects from black hole-neutron star waveform model uncertainties on the neutron star equation of state2019
Author(s)
Chakravarti, Kabir; Gupta, Anuradha; Bose, Sukanta; Duez, Matthew D.; Caro, Jesus; Brege, Wyatt; Foucart, Francois; Ghosh, Shaon; Kyutoku, Koutarou; Lackey, Benjamin D.; Shibata, Masaru; Hemberger, Daniel A.; Kidder, Lawrence E.; Pfeiffer, Harald P.; Scheel, Mark A.
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Journal Title
Physical Review D
Volume: 99
Pages: 2, 1-13
DOI
Peer Reviewed
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