超軽量Ｘ線望遠鏡を用いた木星磁気圏における粒子加速の探索

• Project/Area Number: 17J05475
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Research Fellow: 沼澤 正樹 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: X線天文学 / 木星X線 / 木星磁気圏 / X線望遠鏡 / マイクロマシン技術 / Ｘ線天文学 / Ｘ線望遠鏡

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、木星磁気圏からの広がったX線放射という日本のX線天文衛星「すざく」で見つかってきた新しい放射を「その場」観測で探ることを最終目標としている。
(1) 探査衛星に搭載できる超軽量・広視野X線望遠鏡の開発: 本望遠鏡はマイクロマシン技術を複合的に用いることで完成し、側壁の面粗さ (形状精度) と、鏡の配置精度の改善が課題である。本年度は引き続き望遠鏡の要素技術改良に取り組み、角度分解能を向上させることに成功した。本年度までで合計 150 時間にも及ぶ長時間の高温水素アニールプロセスによって、反射面中央部のラージスケールの平坦化に成功したことは特に大きな成果と言える。さらに化学機械研磨プロセスを検討・導入し、本プロセス後の反射鏡においてX線反射を実証した。これらのプロセスを組み合わせれば、形状精度の大幅な向上が見込める。
(2) 木星磁気圏からのX線放射の研究: 「すざく」による木星の全観測データを系統的に解析し、木星本体からの点源状の放射成分と切り分けて、広がった硬X線放射の広がりや強度を定量化した。木星本体成分が太陽活動に追随する傾向にある一方で、広がった成分は有意な変化が見られないことを明らかにした。磁気圏の高エネルギー粒子に由来する木星シンクロトロン電波 (JSR) が太陽活動に対して単純に依存しないことを踏まえ、広がったX線放射も高エネルギー粒子に起因すると予想できる。木星磁気圏粒子分布の経験的なモデルとの比較から、10 木星半径をおおよその基準として、磁気圏内側ではモデルが <10 倍程度過小評価しているとする JSR 観測の示唆と一致する一方で、外側では 10-100 倍の過小評価となる示唆を得た。本結果は、リモートで磁気圏全体 (特に外側) の高エネルギー粒子をモニターする新しい手段として、木星X線観測の有効性を強調するものと言える。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Suzaku observation of Jupiter’s X-rays around solar maximum (2019)
  • Author(s): Numazawa Masaki、Ezoe Yuichiro、Ishikawa Kumi、Ohashi Takaya、Miyoshi Yoshizumi、Kimura Tomoki、Uchiyama Yasunobu、Shiota Daikou、Branduardi-Raymont Graziella
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71 Pages: 93(1-9)
  • DOI: 10.1093/pasj/psz077
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Grinding and chemical mechanical polishing process for micropore x-ray optics fabricated with deep reactive ion etching (2019)
  • Author(s): Fukushima Aoto、Fujitani Maiko、Ishikawa Kumi、Numazawa Masaki、Ishi Daiki、Otsubo Ryota、Nagatoshi Hikaru、Suzuki Hikaru、Yuasa Tatsuya、Ohashi Takaya、Mitsuda Kazuhisa、Ezoe Yuichiro
  • Journal Title: Applied Optics Volume: 58 Pages: 5240～5240
  • DOI: 10.1364/AO.58.005240
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suzaku detection of enigmatic geocoronal solar wind charge exchange event associated with coronal mass ejection (2019)
  • Author(s): Ishi Daiki、Ishikawa Kumi、Numazawa Masaki、Miyoshi Yoshizumi、Terada Naoki、Mitsuda Kazuhisa、Ohashi Takaya、Ezoe Yuichiro
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71 Pages: 23(1-10)
  • DOI: 10.1093/pasj/psy142
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of Binary Black Hole Observation Satellite “ORBIS” (2019)
  • Author(s): MATSUSHIMA Jun、SAHARA Hironori、ASANO Shogo、KAKU Masahiro、KANDA Toshihiro、BANNO Mayu、ASANO Hirohisa、KOBAYASHI Yuya、KIMURA Natsumi、YAMASHITA Norio、EZOE Yuichiro、ISHIKAWA Kumi、NAKAKAMURA Kasumi、NUMAZAWA Masaki、他8名
  • Journal Title: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN Volume: 不明 Pages: 17.477
  • DOI: 10.2322/tastj.17.477
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of alignment error of micropore X-ray optics caused by hot plastic deformation (2018)
  • Author(s): Numazawa Masaki、Ishi Daiki、Ezoe Yuichiro、Takeuchi Kazuma、Terada Masaru、Fujitani Maiko、Ishikawa Kumi、Nakajima Kazuo、Morishita Kohei、Ohashi Takaya、Mitsuda Kazuhisa、Nakamura Kasumi、Noda Yusuke
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 57 Pages: 06HJ11～06HJ11
  • DOI: 10.7567/JJAP.57.06HJ11
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pt thermal atomic layer deposition for silicon x-ray micropore optics (2018)
  • Author(s): Takeuchi Kazuma、Ezoe Yuichiro、Ishikawa Kumi、Numazawa Masaki、Terada Masaru、Ishi Daiki、Fujitani Maiko、Sowa Mark J.、Ohashi Takaya、Mitsuda Kazuhisa
  • Journal Title: Applied Optics Volume: 57 Pages: 3237～3237
  • DOI: 10.1364/AO.57.003237
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of alignment error of micropore X-ray optics caused by hot plastic deformation (2018)
  • Author(s): Masaki Numazawa、Daiki Ishi、Yuichiro Ezoe、Kazuma Takeuchi、Masaru Terada、Maiko Fujitani、Kumi Ishikawa、Kazuo Nakajima、Kohei Morishita、Takaya Ohashi、Kazuhisa Mitsuda、Kasumi Nakamura、Yusuke Noda
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of Binary Black Hole Observation Satellite "ORBIS" (2018)
  • Author(s): Jun Matsushima、Hironori Sahara、Shogo Asano、Masahiro Kaku、Toshihiro Kanda、Mayu Banno、Hirohisa Asano、Yuya Kobayashi、Natsumi Kimura、Norio Yamashita、Yuichiro Ezoe、Kumi Ishikawa、Kasumi Nakamura、Masaki Numazawa、Kazuma Takeuchi、Masaru Terada、Daiki Ishi、Yusuke Noda、Maiko Fujitani、Naoki Isobe、他２名
  • Journal Title: Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-ray evaluation of high-verticality sidewalls fabricated by deep reactive ion etching (2017)
  • Author(s): Takeuchi Kazuma、Ezoe Yuichiro、Ishikawa Kumi、Nakamura Kasumi、Numazawa Masaki、Terada Masaru、Fujitani Maiko、Ishi Daiki、Noda Yusuke、Ohashi Takaya、Morishita Kohei、Nakajima Kazuo、Mitsuda Kazuhisa
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 56 Pages: 06GN04～06GN04
  • DOI: 10.7567/JJAP.56.06GN04
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Jovian diffuse hard X-ray emission observed with Suzaku (2020)
  • Author(s): M. Numazawa, Y. Ezoe, K. Ishikawa, T. Kimura, Y. Miyoshi, D. Shiota, Y. Uchiyama, T. Ohashi, and G. Branduardi-Raymont
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray emission from the Jupiter system : past, present and future (2020)
  • Author(s): Y. Ezoe, M. Numazawa, Y. Miyoshi, and G. Branduardi-Raymont
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Earth’s magnetosphere imaging mission : GEO-X (2020)
  • Author(s): K. Ishikawa, Y. Ezoe, R. Funase, H. Nagata, Y. Miyoshi, S. Kasahara, H. Nakajima, I. Mitsuishi, J. Hiraga, K, Mitsuda, M. Fujimoto, M. Ueno, M. Numazawa, D. Ishi, R. Otsubo, A. Fukushima, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, and T. Uchino
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] New concept for wide-field X-ray monitoring with multiplexing Lobster-eye optics (2020)
  • Author(s): T. Tamagawa, K. Uchiyama, R. Otsubo, T. Yuasa, Y. Zhou, T. Mihara, Y. Ezoe, M. Numazawa, D. Ishi, A. Fukushima, H. Suzuki, T. Uchino, S. Sakuda, K. Ishikawa, T. Enoto, and T. Sakamoto
  • Organizer: 43rd COSPAR Scientific Assembly
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MEMS 技術を用いた超軽量X線望遠鏡の ALD による Pt 膜付加工 (2019)
  • Author(s): 伊師大貴,江副祐一郎, 石川久美, 沼澤正樹,大 坪亮太, 福島碧都, 鈴木光, 湯浅辰哉, 作田紗恵, 内野友樹, 満田和久, M. J. Sowa
  • Organizer: 日本天文学会 2019 年秋季年会
• [Presentation] プラズマ原子層堆積法を用いた X 線光学系の Pt 膜付け加工 (2019)
  • Author(s): 福島碧都, 伊師大貴, 江副祐一郎, 石川久美, 沼澤正樹, 大坪亮太, 鈴木光, 湯浅辰哉, 内野友樹, 作田紗恵, 満田和久, Mark J. Sowa
  • Organizer: 応用物理学会 秋季学術講演会
• [Presentation] Pt plasma atomic layer deposition for micropore X-ray optics fabricated with silicon deep reactive ion etching (2019)
  • Author(s): A. Fukushima, D. Ishi, Y. Ezoe, K. Ishikawa, M. Numazawa, R. Otsubo, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, T. Uchino, K. Mitsuda, and M. J. Sowa
  • Organizer: 32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First demonstration of Lobster Eye X-ray optics Fabricated with Deep Reactive Ion Etching (2019)
  • Author(s): R.Otsubo, Y.Ezoe, K. Ishikawa, M. Numazawa, D.Ishi, A.Fukushima, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, T. Uchino, and K. Mitsuda
  • Organizer: 32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Metal-coated MEMS X-ray optics using atomic layer deposition (2019)
  • Author(s): D. Ishi, Y. Ezoe, M. Numazawa, A.Fukushima, R. Otsubo, H. Suzuki, T. Yuasa, S. Sakuda, T. Uchino, K. Ishikawa, and K. Mitsuda
  • Organizer: International Workshop on Astronomical X-Ray Optics 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X線天文衛星「すざく」による太陽極大付近における木星観測 (2018)
  • Author(s): 沼澤正樹、 江副祐一郎、 石川久美、 大橋隆哉、 三好由純、木村智樹、 内山泰伸
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] Suzaku Observations of Jupiter’s X-rays around Solar Maximum (2018)
  • Author(s): M. Numazawa, Y. Ezoe, K. Ishikawa, T. Ohashi, Y. Miyoshi, T. Kimura, Y. Uchiyama
  • Organizer: Symposium on Planetary Science 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X線天文衛星「すざく」による太陽極大付近における木星観測 (2018)
  • Author(s): 沼澤正樹、 江副祐一郎、 石川久美、 大橋隆哉、 三好由純、木村智樹、 内山泰伸
  • Organizer: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会
• [Presentation] Suzaku and Athena view of diffuse X-ray emission associated with Jupiter’s radiation belts (2018)
  • Author(s): M. Numazawa, Y. Ezoe, K. Ishikawa, T. Ohashi, Y. Miyoshi, T. Kimura, Y. Uchiyama
  • Organizer: The second scientific conference dedicated to the Athena X-ray observatory
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 化学機械研磨を用いたMEMS X線光学系の鏡形状改善 (2018)
  • Author(s): 福島碧都, 藤谷麻衣子, 石川久美, 沼澤正樹, 伊師大貴, 大坪亮太, 鈴木光, 永利光, 湯浅辰哉, 大橋隆哉, 満田和久, 江副祐一郎
  • Organizer: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 超長時間アニール後の Si 微細穴 X線光学系の鏡形状評価 (2018)
  • Author(s): 伊師大貴, 江副祐一郎, 石川久美, 沼澤正樹, 藤谷麻衣子, 大坪亮太, 福島碧都, 鈴木光, 永利光, 湯浅辰哉, 金森義明, 大橋隆哉, 満田和久
  • Organizer: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 化学機械研磨による MEMS X線光学系の反射率の改善 (2018)
  • Author(s): 藤谷麻衣子, 江副祐一郎, 石川久美, 福島碧都, 沼澤正樹, 伊師大貴, 大坪亮太, 鈴木光, 永利光, 湯浅辰哉, 大橋隆哉, 満田和久
  • Organizer: 第79回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Grinding and chemical mechanical polishing process of micropore X-ray optics fabricated with deep reactive ion etching (2018)
  • Author(s): A. Fukushima, Y. Ezoe, K. Ishikawa, M. Fujitani, M. Numazawa, D. Ishi, R. Otsubo, H. Nagatoshi, H. Suzuki, T. Yuasa, T. Ohashi, K. Mitsuda
  • Organizer: 31th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MEMS技術を用いた超軽量X線望遠鏡の開発 (2018)
  • Author(s): 大坪亮太, 江副祐一郎, 石川久美, 沼澤正樹, 伊師大貴, 藤谷麻衣子, 福島碧都, 鈴木光, 永利光, 湯浅辰哉, 大橋隆哉, 満田和久, 森下浩平, 中嶋一雄, 金森義明
  • Organizer: 第19回宇宙科学シンポジウム
• [Presentation] Suzaku observation of Jovian X-rays around solar maximum (2017)
  • Author(s): Masaki Numazawa、Yuichiro Ezoe、Kumi Ishikawa、Takaya Ohashi、Yoshizumi Miyoshi、Tomoki Kimura、Yasunobu Uchiyama
  • Organizer: The X-ray Universe 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of arrangement error of micropore X-ray mirrors due to hot plastic deformation process (2017)
  • Author(s): Daiki Ishi、Masaki Numazawa、Yuichiro Ezoe、Kazuma Takeuchi、Masaru Terada、Maiko Fujitani、Takahito Itoyama、Ryota Otsubo、Aoto Fukushima、Takaya Ohashi、Kumi Ishikawa、Kazuhisa Mitsuda、Kohei Morishita
  • Organizer: MNC 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pt-coated X-ray micropore optics fabricated with silicon dry etching and atomic layer deposition (2017)
  • Author(s): Yuichiro Ezoe、Kazuma Takeuchi、Masaki Numazawa、Masaru Terada、Maiko Fujitani、Daiki Ishi、Aoto Fukushima、Takahito Itoyama、Ryota Otsubo、Takaya Ohashi、Kumi Ishikawa、Kazuhisa Mitsuda、Mark J. Sowa
  • Organizer: MNC 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超軽量Ｘ線光学系の表面粗さ改善に向けた長時間アニール (2017)
  • Author(s): 伊師大貴、江副祐一郎、石川久美、沼澤正樹、武内数馬、寺田優、藤谷麻衣子、糸山隆仁、大坪亮太、福島碧斗、大橋隆哉、金森義明、満田和久
  • Organizer: 応用物理学会 秋季講演会
• [Presentation] 原子層堆積法による Si 微細穴光学系の Pt 膜付加工 (2017)
  • Author(s): 武内数馬、江副祐一郎、石川久美、沼澤正樹、寺田優、伊師大貴、藤谷麻衣子、糸山隆仁、大坪亮太、福島碧都、Mark J. Sowa、大橋隆哉、満田和久
  • Organizer: 応用物理学会 秋季講演会
• [Presentation] MEMS X線光学系の表面形状測定による鏡配置精度の評価 (2017)
  • Author(s): 寺田優、沼澤正樹、江副祐一郎、石川久美、武内数馬、伊師大貴、藤谷麻衣子、大橋隆哉、金森義明、満田和久、森下浩平
  • Organizer: 応用物理学会 秋季講演会
• [Presentation] 月付近からの地球磁気圏X線撮像計画 GEO-X (2017)
  • Author(s): 江副祐一郎、三好由純、笠原慧、石川久美、木村智樹、満田和久、藤本正樹、川勝康弘、岩田隆浩、永田晴紀、山崎敦、長谷川洋、沼澤正樹、武内一馬、伊師大貴、大橋 隆哉
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [Presentation] MEMS技術を用いた超軽量X線望遠鏡の開発 (2017)
  • Author(s): 藤谷麻衣子、江副祐一郎、石川久美、沼澤正樹、武内数馬、寺田優、伊師大貴、糸山隆仁、大坪亮太、福島碧斗、大橋隆哉、満田和久、森下浩平、中嶋一雄、金森義明
  • Organizer: 宇宙科学シンポジウム