2019 Fiscal Year Annual Research Report
Hard X-ray polarimetric observations of relativistic effects around super-massive black holes
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19H01908
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
高橋 弘充 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (10536775)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林田 清 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (30222227)
北口 貴雄 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (30620679)
川島 朋尚 東京大学, 宇宙線研究所, 特任研究員 (90750464)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 偏光観測 / 硬X線 / 気球実験 / ブラックホール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、日米瑞の国際共同研究によって硬Ｘ線偏光計X-Calibur気球を1週間（以上）フライトさせ、超巨大ブラックホール（太陽質量の10の6-10乗倍）が周囲に及ぼす相対論的な効果を偏光観測によって特定することである。とくに一般相対論的な効果は、ブラックホールの自転（スピン）に起因し、宇宙物理学や天文学にとって重要な観測対象であり、スピンが高速なのかどうか30年以上にわたって論争が続いている。本研究では、X-Calibur気球に世界最大の望遠鏡と改良した偏光計を搭載することで感度を1桁以上向上させ、遠方銀河に存在する超巨大ブラックホール（活動銀河核）の偏光観測を目指す。その実現に向け、望遠鏡を気球に搭載できるように改修し、また偏光計のバックグラウンドを低減する。
これまでに硬X線望遠鏡の改修を完了し、SPring-8の30 keVシンクロトロン光を利用して支持構造の位置をμm単位で微調し、結像性能が最適になるよう調整中である。偏光計についても、主検出部のCZT半導体検出器の厚みを0.8mmにして予想通りのエネルギー分解能と阻止能が達成できることを米国において実測した。アクティブシールドについては、従来のCsI(Na)から阻止能がより高いBGOシンチレータへの置換がスウェーデンにて行われた。我々の提言により、光電子増倍管のアナログ回路部を改良して大信号が入力してから正常復帰するまでの不感時間も大幅に低減することに成功し、デジタル回路部も最適化を実施している。
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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
コロナ禍の影響で、気球の打ち上げは当初の予定から1年遅れとなったが、打ち上げ機会はキャンセルされることなく確保されている。搭載する装置開発については、日本が主担当する硬X線望遠鏡について、フライトに十分間に合うスケジュールで準備できている。また偏光計についても、米国とスウェーデンと共同で改良が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
硬X線望遠鏡はSPring-8で最終調整を行った後、較正実験する。これにより、焦点位置と有効面積を実測する。ヒーターなどの熱計装を付け、フライト準備を完了させる。
偏光計の主検出部とシールド部は、米国とスウェーデンで組み上げが実施される。
最終的には、気球に搭載する全機器（一部は模擬）を米国に集めて組み上げ、全体を通した動作試験を実施する。日本からも最少人数が現地に渡航して試験に参加できるよう準備を進めている。これにより、気球全体でのフライト準備も完了し、スウェーデンからの放球に臨む。
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