ＧＥＭを用いた宇宙Ｘ線偏光計の開発と超強磁場中性子星（マグネター）の観測的研究

• Project/Area Number: 13J11140
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 金子 健太 東京理科大学, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: X線偏光観測 / 光電子追跡型X線偏光計 / ガス電子増幅フォイル / コンプトン型偏光計 / X線偏光度測定 / マグネター / 多波長観測 / 可視・赤外線観測

Research Abstract

今年度は、日本国内でのX線偏光計の製作、米国ブルックヘブン国立研究所(BNL)の放射光施設におけるX線偏光計の校正試験、「すばる」望遠鏡によるマグネターの赤外線観測を行った。
米国宇宙航空基地局ゴダード宇宙航空センター(NASA/GSFC)で開発が進んでいる光電子追跡型X線偏光計(以下、X線偏光計)は、衛星プロジェクトに向けた性能評価を優先して行うため、X線偏光計としての基本的な性能評価を行う上でスケジュール上の制約を受ける。私が所属する理化学研究所でX線偏光計を製作し、NASAでは手の届きにくいX線偏光計の基本的な性能評価を日本で行えるようにする。本年度は設計と製作、動作確認試験を行った。
また、NASAと共同開発を行っているX線偏光計の較正試験において、BNLの放射光施設で利用したビームラインX-19Aが照射するX線の真の偏光度が不明という問題点があった。真の偏光度を高精度で測定するためには、偏光に対する感度を表す変調因子が高い別の偏光計が必要となる。そこで、コンプトン散乱およびトムソン・レイリー散乱を利用した偏光計(コンプトン型偏光計)を製作し、ビームラインX-19AのX線偏光度の測定を行った。測定を行った5.9keV、7.0keV、10.0keVの3つのエネルギーで90%以上の偏光度を持つことがわかり、X線偏光計の校正試験の結果にフィードバックし、X線偏光計の正しいレスポンスを得ることができた。
10^<14>-10^<15>Gaussという超強磁場をエネルギー源としてX線を放射すると考えられているマグネターの一部は、赤外線・可視光の波長域でも対応天体を持ち、多波長での観測研究が盛んに行なわれている。未だに決定的な説のないマグネターからの赤外線・可視光放射メカニズムを解明するため、「すばる」望遠鏡の近赤外線分光撮像装置(IRCS)と188素子波面補償光学装置(AO-188)を用いて、赤外線・可視光に対応天体を持つマグネターSGR1806-20およびSGR0501+4516の測光観測を行なった。現在、本データの解析を行っている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

日木国内でのX線偏光計の製作を今年度中に行い、来年度から性能評価試験を遂行する環境を整えることができた。また、X線偏光観測プロジェクトで開発を進めているX線偏光計の較正試験において、米国での実験をリードする役割となり、3つのエネルギーで偏光度を測ることでX線偏光計を正しく較正することができた。「すばる」望遠鏡によるマグネターの観測結果については、今年度に引き続き観測データの解析を進める。

Strategy for Future Research Activity

日本国内で製作したX線偏光計の動作試験・性能評価試験を行う。性能評価試験は、高輝度光科学研究センター(JASRI)の放射光施設(SPring-8)での実施を予定している。また、修士時代に行ったマグネター4U0142+61の赤外線波長域の観測データの解析結果の論文執筆、「すばる」望遠鏡によるSGR1806-20、SGR0501+4516の観測データの解析を引き続き行う。

Research Products

• [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 and the GENIS/XACT team
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: Volume 9 Issue: 01 Pages: C01002-C01002
  • DOI: 10.1088/1748-0221/9/01/c01002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] X線偏光観測衛星GEMS開発の現状(III) (2014)
  • Author(s): 玉川徹, 早藤麻美, 北口貴雄, 榎戸輝揚, 山田真也, 岩切渉, 阿佐美ふみ, 吉川瑛文, 武内陽子, 金子健太
  • Organizer: 2014年度日本物理学会春季大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] X線ビームラインの高偏光化と較正用コンプトン散乱型偏光計の性能評価 (2014)
  • Author(s): 窪田恵、金子健太
  • Organizer: 2014年度日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督大学
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] X線偏光観測衛星GEMSの現状(II) (2014)
  • Author(s): 玉川徹、早藤麻美、北口貴雄、榎戸輝揚、山田真也、岩切渉、阿佐美ふみ、吉川瑛文、武内陽子、金子健太
  • Organizer: 2014年度日本天文学会春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督大学
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] ASTRO-H搭載用SXIの性能評価 応答関数と特殊観測モード (2014)
  • Author(s): 片多修平, 林田清, 中嶋大, 薙野綾, 穴吹直久, 常深博, 佐々木将軍, 上田周太朗, 井上翔太, 幸村孝由, 金子健太
  • Organizer: 2014年度日本天文学会春李年会
  • Place of Presentation: 国際基督大学
  • Year and Date: 2014-03-01
• [Presentation] Performance Micro-pattern Gas Polarimeter (2014)
  • Author(s): Teruaki Enoto, Kevin Black, Takao Kitaguchi, Joanne Hil-Kittle, Asami Hayato, Hannah Marlowe, Kenta Kaneko
  • Organizer: Suzaku-MAXI 2014 Expanding the Frontiers of the X-ray Universe
  • Place of Presentation: Ehime University, Japan
• [Presentation] X-ray transmission measurement of Contamination Blocking Filt er for SXI onboard ASTRO-H (2014)
  • Author(s): Kenta Kaneko
  • Organizer: Suzaku-MAXI 2014 Expanding the Frontiers of the X-ray Universe
  • Place of Presentation: Ehime University, Japan
• [Presentation] X線偏光観測衛星GEMSの現状と今後 (2014)
  • Author(s): 玉川徹、早藤麻美、北口貴雄、榎戸輝揚、山田真也、岩切渉、阿佐美ふみ、吉川瑛文、武内陽子、金子健太
  • Organizer: 2014年度宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] 衛星用X線CCDカメラ搭載のコンタミネーション防止膜の軟X線透過率測定 (2014)
  • Author(s): 金子健太
  • Organizer: 2014年度宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] 次期天文衛星搭載用X線CCD素子の性能評価 軟X線応答と特殊モード動作 (2014)
  • Author(s): 片多修平, 林田清, 薙野綾, 中嶋大, 穴吹直久, 常深博, 佐々木将軍, 上田周太朗, 井上翔太, 幸村孝由, 金子健太
  • Organizer: 2014年度宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] 斜入射法を用いたX線用CCDの軟X線帯域の検出効率の測定 (2014)
  • Author(s): 幸村孝由、池田翔馬, 矢部一成, 宮川賢人、金子健太
  • Organizer: 2014年度宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
• [Presentation] 低圧の純ジメチルエーテル下でのGEM動作特性 (2013)
  • Author(s): 武内陽子, 玉川徹, 北口貴雄, 岩切渉, 阿佐美ふみ, 吉川瑛文, 早藤麻美, 榎戸輝揚, 山田真也, 金子健太
  • Organizer: 2013年度日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] X線偏光観測術星GEMSの現状とPolariSとの協力 (2013)
  • Author(s): 玉川徹、早藤麻美、北口貴雄、榎戸輝揚、山田真也、岩切渉、阿佐美ふみ、吉川瑛文、武内陽子、金子健太
  • Organizer: 2013年度日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] マグネター4U 0142+61のX線・赤外線観測 (2013)
  • Author(s): 幸村孝由、宮川賢人、金子健太
  • Organizer: 2013年度日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] ASTRO-H搭載X線CCDカメラ(SXI)の軟X線応答 (2013)
  • Author(s): 佐々木将軍, 林田清, 薙野綾, 中嶋大, 穴吹直久, 常深博, 上田周太朗, 定本真明, 片多修平, 幸村孝由, 金子健太
  • Organizer: 2013年度日本天文学会秋李年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] ASTRO-H搭載X線CCD (SXI)の軟X線帯域の検出効率の測定 (2013)
  • Author(s): 宮川賢人, 幸村孝由, 池田翔馬, 矢部一成, 金子健太
  • Organizer: 2013年度日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] 超強磁場中性子星マグネターの可視光帯域における観測的研究 (2013)
  • Author(s): 金子健太
  • Organizer: 2013年度日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] Property of LCP-GEM in Pure Dimethyl Ether under Low Press tire (2013)
  • Author(s): Y Takeuchi, T Tamagawa, T Kitaguchi, S Yamada, W Iw akiri, F Asami, A Yoshikawa, K Kaneko
  • Organizer: 3rd International Conference on Micro Patte rn Gaseous Detectors (MPGD2013)
  • Place of Presentation: Zaragoza, Spain
  • Year and Date: 2013-07-03