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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of ultra-strong magnetic field of neutron stars with highly-sensitive X-ray and Gamma-ray polarimetry

Research Project

Project/Area Number 19H05609
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

玉川 徹  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (20333312)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 弘充  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (10536775)
三石 郁之  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (90725863)
Project Period (FY) 2019-06-26 – 2024-03-31
Keywords宇宙物理学 (実験) / X線・ガンマ線偏光 / 超強磁場 / 中性子星 / 飛翔体観測
Outline of Annual Research Achievements

(1) IXPE衛星は打ち上げ前の準備が全て完了し、当初の予定通り2021年12月9日に米国ケネディ宇宙センターから高度600kmの赤道軌道に打ち上げられた。約1ヶ月の初期機能確認を経て、2022年1月から科学運用を開始した。我々が提供したX線偏光計搭載のガス電子増幅フォイル、X線望遠鏡搭載の熱シールドはいずれも、問題なく動作していることを確認した。
(2) 我々IXPEマグネター観測チームは、4U 0142+61 を1月31日から2月27日まで観測し、データの品質確認や初期解析を行なった。その結果、統計的に有意にX線偏光が観測できていることを確認した。
(3) 日本が提供する XL-Calibur 気球実験用硬X望遠鏡に対して、SPring-8 シンクロトロン放射光 (20-70 keV) を利用して、エネルギー毎の結像性能・有効面積を較正した。望遠鏡を20℃に保つためのヒーターと温度計も取り付けを完了した。可視光の平行光を利用することで、天体の観測方向と偏光計の方向をモニターする2台の可視光カメラと硬X線望遠鏡の光軸関係も測定した。これにより、望遠鏡のフライト準備が完了した。硬X線偏光計については、0.8 mm厚に薄くしたCZT半導体検出器(主検出部)と、阻止能の高いBGOシンチレータ(アクティブシールド部)の組み上げを、米国において実施した。
(4) 接着剤により一体化された IXPE 搭載熱制御素子の経年劣化や接着前後の状態を比較するために、小型かつ解像度の良いビデオスコープによる評価システムを構築した。これを用いて各接着部の様子をリアルタイムで観察し、フライトスペア品の品質評価を実施した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

IXPE衛星は予定通り打ち上がった。全ての観測機器が問題なく動作していることを確認し、科学観測を開始した。すでにマグネター1天体目の観測を終了し、統計的に有意な偏光が得られることが確認できた。データ解析は順調に進んでおり、半年程度で確実に論文化できる目処が立っている。XL-Calibur 気球実験は、2022年初夏のスウェーデンにおけるフライトに向けて準備が予定通り進んでいる。以上より、概ね順調に計画が進捗していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

IXPE衛星は予定通りにマグネター観測が進んでいる。2021年度に取得した 4U 0142+61 のデータ解析を進め、早期の論文化を目指す。今後、2天体目、3天体目の観測を行う予定なので、そのための候補天体の選定を進める。XL-Calibur は2022年初夏のフライトを実施するとともに、取得したデータ解析を進める。硬X線領域での世界初の高感度偏光観測を目指す。

  • Research Products

    (20 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] NASAマーシャル宇宙飛行センター/NASAゴダード宇宙飛行センター/ワシントン大学セントルイス校(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      NASAマーシャル宇宙飛行センター/NASAゴダード宇宙飛行センター/ワシントン大学セントルイス校
    • # of Other Institutions
      10
  • [Int'l Joint Research] INAF/Rome/INFN/Pisa/INFN/Torino(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      INAF/Rome/INFN/Pisa/INFN/Torino
    • # of Other Institutions
      10
  • [Int'l Joint Research] マギル大学/ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      マギル大学/ブリティッシュコロンビア大学
  • [Int'l Joint Research] スウェーデン王立工科大学(スウェーデン)

    • Country Name
      SWEDEN
    • Counterpart Institution
      スウェーデン王立工科大学
  • [Int'l Joint Research] ユニバーシティカレッジロンドン(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      ユニバーシティカレッジロンドン
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      9
  • [Journal Article] The Instrument of the Imaging X-Ray Polarimetry Explorer2021

    • Author(s)
      P. Soffitta, et al.
    • Journal Title

      The Astronomical Journal

      Volume: 162 Pages: 208-1~18

    • DOI

      10.3847/1538-3881/ac19b0

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (IXPE): technical overview IV2021

    • Author(s)
      B. D. Ramsey, et al.
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 11821 Pages: 118210M-1~12

    • DOI

      10.1117/12.2595302

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] XL-Calibur - a second-generation balloon-borne hard X-ray polarimetry mission2021

    • Author(s)
      Q. Abarr, et al.
    • Journal Title

      Astroparticle Physics

      Volume: 126 Pages: 102529-1~19

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2020.102529

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Design, construction, and test of the Gas Pixel Detectors for the IXPE mission2021

    • Author(s)
      L. Baldini, et al.
    • Journal Title

      Astroparticle Physics

      Volume: 133 Pages: 102628-1~16

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2021.102628

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線偏光観測衛星 IXPE2022

    • Author(s)
      玉川 徹
    • Organizer
      第22回宇宙科学シンポジウム
  • [Presentation] 山形大学におけるIXPE衛星の観測シミュレーション2022

    • Author(s)
      寺島 政伸
    • Organizer
      第22回宇宙科学シンポジウム
  • [Presentation] X 線偏光観測衛星 IXPE の現状 (1)2022

    • Author(s)
      玉川 徹
    • Organizer
      日本天文学会2022年春季年会
  • [Presentation] IXPE衛星によって開かれるイメージングX線偏光観測2022

    • Author(s)
      郡司修一
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] カニ星雲を用いたChandraとIXPEのジョイント解析による偏光解析手法の開発2022

    • Author(s)
      渡邉瑛里
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] 硬X線偏光観測XL-Calibur気球実験の2022年フライトへ向けた準備状況2022

    • Author(s)
      高橋弘充
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
  • [Presentation] X 線偏光観測衛星 IXPE への参加現状 (7)2021

    • Author(s)
      玉川 徹
    • Organizer
      日本天文学会2021年秋季年会
  • [Presentation] IXPEにおけるガンマ線バースト残光の観測クライテリア2021

    • Author(s)
      寺島政伸
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 硬X線偏光観測XL-Calibur気球実験の2022年フライトへ向けた準備状況2021

    • Author(s)
      高橋弘充
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [Remarks] IXPE Data Archive

    • URL

      https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/ixpe/archive/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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