ロケットによる天体からのX線偏光観測の実現

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25800168
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 早藤 麻美 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器センター, 基礎科学特別研究員 (80632314)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: X線天体物理学 / X線偏光 / ガス検出器

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、大きな期待が寄せられながら観測例の極めて少ない、天体のX線バンド (2-10 keV) における直線偏光観測の実現を最終目的とする。期間内の目標はNASAのXACTロケット実験をベースにNASAと我々が共同で開発してきた、光電効果を利用したX線偏光計で「かに星雲」と「さそり座X-1」の天体観測を成功させることであった。しかし現在NASAのスケジュールは遅れ、残念ながら打ち上げはまだ行われずにいる。
一方、我々は最終目標へ向け、(1) X線偏光計の改良を行い、Brookhaven National Laboratory のNational Synchrotron Light Source I における評価実験を通して偏光計の性能が向上したことを確認した。(2) 2014年12月、その結果を元にNASAと共同でアメリカの小型衛星計画 (SMEX) の公募へX線偏光観測専用の衛星を提案した。(3) これまでは、我々の手持ちの偏光計がNASAにある数台のみで、また、うち一台は衛星の準フライト品であり取り扱いにくかった。そのため、今後行うべき試験を手軽に実行できるよう、日本において試験専用の偏光計を立ち上げた。また、立ち上げ後初めての性能評価試験をSpring-8のシンクロトロン放射光を利用して行い、結果、まずはNASAの偏光計と同等の性能がでていることを確認した。今後、これを利用して偏光計の系統誤差の調査等を行っていく予定である。(4) 立ち上げた偏光計の較正試験用に、小型の変調X線発生装置も製作した。これを用いて、偏光測定において最も重要なパラメータとも言える、電子のドリフト速度を測定し、シミュレーションの結果と一致することを確認した。
今後は、X線偏光計のロケット搭載、衛星搭載、また地上利用も視野に入れ、主に小型化に取り組んでいきたいと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission (2015)
  • Author(s): Yoko Takeuchi, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Toru Tamagawa, Wataru Iwakiri, Fumi Asami, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Teruaki Enoto, J. Kevin Black, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda
  • Journal Title: Proc. SPIE 9144 Volume: 9144 Pages: 9144N
  • DOI: 10.1117/12.2057159
  • Open Access
• [Journal Article] Performance verification of the Gravity and Extreme Magnetism Small explorer (GEMS) x-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Teruaki Enoto, Kevin Black, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda, Toru Tamagawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, Akifumi Yoshikawa, Hannah R. Marlowe, Scott Griffiths, Philip E. Kaaret, David Kenward, Syed Khalid
  • Journal Title: Proc. SPIE 9144 Volume: 9144 Pages: 91444M
  • DOI: 10.1117/12.2056841
  • Open Access
• [Journal Article] Monte-Carlo estimation of the inflight performance of the GEMS satellite x-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Takao Kitaguchi, Toru Tamagawa, Asami Hayato, Teruaki Enoto, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, Kevin Black, Joanne Hill, Keith Jahoda, John Krizmanic, Steven Sturner, Scott Griffiths, Philip Kaaret, Hannah Marlowe
  • Journal Title: Proc. SPIE 9144 Volume: 9144 Pages: 91444L
  • DOI: 10.1117/12.2057334
  • Open Access
• [Journal Article] X-ray gamma-ray polarimetry small satellite PolariS (2014)
  • Author(s): Kiyoshi Hayashida, Daisuke Yonetoku, Shuichi Gunji, Toru Tamagawa, Tatehiro Mihara, Tsunefumi Mizuno, Hiromitsu Takahashi, Tadayasu Dotani, Hidetoshi Kubo, Yoichi Yatsu, Fuyuku Tokanai, Takeshi Nakamori, Shinpeo Shibata, Asami Hayato, Akihiro Furuzawa, Yuji Kishimoto, Shunji Kitamoto, et al.
  • Journal Title: Proc. SPIE 9144 Volume: 9144 Pages: 91440K
  • DOI: 10.1117/12.2056685
  • Open Access
• [Journal Article] Property of LCP-GEM in pure dimethyl ether at low pressure (2014)
  • Author(s): Y. Takeuchi, T. Tamagawa, T. Kitaguchi, S. Yamada, W. Iwakiri, F. Asami, A. Yoshikawa, K. Kaneko, T. Enoto, A. Hayato, T. Kohmura, the GEMS/XACT team
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: 9 Pages: C01002
  • DOI: 10.1088/1748-0221/9/01/C01002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 宇宙観測を目的としたTPC型X線偏光計の性能評価試験 (2015)
  • Author(s): 早藤麻美、北口貴雄、岩切渉、玉川徹、武内陽子、窪田恵、西田和樹、榎戸輝揚
  • Organizer: 日本物理学会 第70回年次大会
  • Place of Presentation: 東京都 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] PRAXyS衛星搭載X線偏光計のシンクロトロン放射光を用いた性能評価 (2015)
  • Author(s): 岩切渉、北口貴雄、早藤麻美、玉川徹、武内陽子、窪田恵、西田和樹、榎戸輝揚、Keith M. Jahoda、Joanne E. Hill、J. Kevin Black
  • Organizer: 日本物理学会 第70回年次大会
  • Place of Presentation: 東京都 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] PRAXyS 衛星搭載に向けた光電効果型ガス偏光計の性能評価 (2015)
  • Author(s): 窪田めぐ、武内陽子、西田和樹、吉川瑛文、金子健太、榎戸輝揚、早藤麻美、北口貴雄、岩切渉、玉川徹、Keith M. Jahoda、Joanne E. Hill、J. Kevin Black
  • Organizer: 日本天文学会2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪府 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] SPring-8 によるマイクロパターンガス偏光計の詳細な性能評価 (2015)
  • Author(s): 北口 貴雄、玉川 徹、早藤 麻美、岩切 渉、窪田 恵、西田 和樹、武内 陽子、榎戸 輝揚、武井 大、高山 裕貴
  • Organizer: 日本天文学会2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪府 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [Presentation] X線の直線偏光・分光・到達時間を測定できるマイクロパターンガス検出器の開発 (2014)
  • Author(s): 北口貴雄、玉川徹、早藤麻美、榎戸輝揚、岩切渉、吉川瑛文、金子健太、武内陽子、窪田恵 、西田和樹
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀県 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [Presentation] 変調型X線源を用いたジメチルエーテル中での電子輸送特性の測定 (2014)
  • Author(s): 窪田恵、早藤麻美、北口貴雄、武内陽子、榎戸輝揚、岩切渉、金子健太、西田和樹、吉川瑛 文、玉川徹
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀県 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [Presentation] 小型かつ変調型の X 線発生装置 Modulated X-ray Source (MXS) の製作と性能評価 (2014)
  • Author(s): 岩切渉、早藤麻美、武内陽子、玉川徹、北口貴雄、榎戸輝揚、 吉川瑛文、金子健太、窪田恵 、西田和樹、Keith Gendreau
  • Organizer: 日本天文学会 2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形県 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 光電子追跡型 X 線偏光計の製作および基礎性能評価 (2014)
  • Author(s): 武内陽子、玉川徹、北口貴雄、早藤麻美、榎戸輝揚、岩切渉、吉川瑛文、金子健太、窪田恵、 西田和樹
  • Organizer: 日本天文学会 2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形県 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] X 線ガンマ線偏光観測小型衛星 PolariS:開発の現状 2014 (2014)
  • Author(s): 林田清、吉永圭吾、キムジョン、井出舜一郎、上司文善、穴吹直久、常深博、郡司修一、柴 田晋平、片桐惇、中森健之、米徳大輔、三原建広、玉川徹、早藤麻美、杉本樹梨、高木利紘 、水野恒史、高橋弘充、谷津陽一、堂谷忠靖、斎藤 芳隆、古澤彰浩、窪秀利、當真賢二、 岸本祐二、Keith Jahoda、Joe Hill、他 PolariS-WG
  • Organizer: 日本天文学会 2014年秋季年会
  • Place of Presentation: 山形県 山形大学
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Performance verification of the Gravity and Extreme Magnetism Small explorer (GEMS) x-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Teruaki Enoto, Kevin Black, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda, Toru Tamagawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, Akifumi Yoshikawa, Hannah R. Marlowe, Scott Griffiths, Philip E. Kaaret, David Kenward, Syed Khalid
  • Organizer: SPIE 2014: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-26
• [Presentation] Monte-Carlo estimation of the inflight performance of the GEMS satellite x-ray polarimeter (2014)
  • Author(s): Takao Kitaguchi, Toru Tamagawa, Asami Hayato, Teruaki Enoto, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Yoko Takeuchi, Kevin Black, Joanne Hill, Keith Jahoda, John Krizmanic, Steven Sturner, Scott Griffiths, Philip Kaaret, Hannah Marlowe
  • Organizer: SPIE 2014: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-26
• [Presentation] X-ray gamma-ray polarimetry small satellite PolariS (2014)
  • Author(s): Kiyoshi Hayashida, Daisuke Yonetoku, Shuichi Gunji, Toru Tamagawa, Tatehiro Mihara, Tsunefumi Mizuno, Hiromitsu Takahashi, Tadayasu Dotani, Hidetoshi Kubo, Yoichi Yatsu, Fuyuku Tokanai, Takeshi Nakamori, Shinpeo Shibata, Asami Hayato, Akihiro Furuzawa, Yuji Kishimoto, Shunji Kitamoto et al.
  • Organizer: SPIE 2014: Ultraviolet to Gamma Ray
  • Place of Presentation: Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-24
• [Presentation] Properties of the flight model gas electron multiplier for the GEMS mission (2014)
  • Author(s): Yoko Takeuchi, Takao Kitaguchi, Asami Hayato, Toru Tamagawa, Wataru Iwakiri, Fumi Asami, Akifumi Yoshikawa, Kenta Kaneko, Teruaki Enoto, J. Kevin Black, Joanne E. Hill, Keith M. Jahoda
  • Organizer: SPIE 2014: Ultraviolet to Gamma Ray, June 22-26, 2014
  • Place of Presentation: Montreal (Canada)
  • Year and Date: 2014-06-22 – 2014-06-24