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太陽フレア秒角硬X線撮像分光観測で探る宇宙プラズマと宇宙高エネルギー現象の研究

Research Project

Project/Area Number 21H04486
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency

Principal Investigator

渡辺 伸  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (60446599)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 忠幸  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (50183851)
萩野 浩一  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (70762061)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Keywords太陽フレア / 硬X線撮像分光観測 / CdTe半導体検出器 / 粒子加速 / 宇宙プラズマ
Outline of Research at the Start

本研究は、NASAの観測ロケット実験に採択されたFOXSI-4実験の焦点面検出器を開発し、太陽フレアで初めてのX線・硬X線直接撮像分光観測を実現するものである。太陽フレアなどで解放されたエネルギーが、いつ、どこで、どのような物理過程で配分され、加速粒子や高温プラズマが形成されるのかという宇宙物理の根本課題に迫る。焦点面検出器としては、我々が世界で初めて開発に成功した両面ストリップ型テルル化カドミウム半導体撮像検出器を改良し、観測装置として完成させる。太陽フレア観測で得られる知見を手がかりに、宇宙の様々な階層で普遍的に起こっている宇宙の高エネルギー現象に展開し、観測的研究の発展を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、太陽フレアに対して、初めてのX線・硬X線直接撮像分光観測をFOXSI-4ロケット実験にて、実現させ、太陽フレアにおける粒子加速とプラズマ加熱の過程を観測的に解明することを目的としている。この観測を実現するために、我々が世界で初めて開発に成功した両面ストリップ型のテルル化カドミウム(CdTe)半導体撮像検出器の開発研究を進展させ、太陽フレアのX線・硬X線直接撮像分光観測に適するように、設計、改良するとともに、精緻な較正試験、性能試験を通して、観測装置システムとして完成させ、FOXSI-4観測ロケット実験に提供する。
本年度は、昨年度までに製作し、観測装置に組み上げたFOXSI-4搭載用CdTe両面ストリップ検出器を米国の観測ロケットペイロードに組み込み 、最終組み上げ試験を実施した。組み上げ試験は、PI所属機関であるミネソタ大学、ペイロードシステムを担当するカリフォルニア大学バーク レー校で行われた。ペイロードシステムとして組み上げたのち、ホワイトサンズ観測ロケット発射場にて、観測ロケット側との最終噛み合わせ試験を実施し、完了した。日本からメンバーが出張してこれらの実験、試験に参加した。その後、FOXSI-4の観測ロケットの射場となる米国アラスカ州のポーカーフラット観測ロケット打ち上げ場での打ち上げ準備に入った。打ち上げは、2024年4月となる。
加えて、日本に残しているフライトスペア検出器を使用して、検出器応答ほか検出器システムの特性を詳細に調べる実験を行うと共に、CdTe両面ストリップ検出器のオンボードデータ収集ソフトウェアの最終試験、観測の運用リハーサルを行い、打ち上げ運用に備えた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

2024年4月に設定されたFOXSI-4観測ロケットの打ち上げに向けて、着実に準備を完了することができた。

Strategy for Future Research Activity

2024年度の初めにX線・硬X線直接撮像分光観測FOXSI-4ロケットを米国アラスカのポーカーフラット観測ロケット打ち上げ場より打ち上げる。日本からもメンバーが出張して、観測ロケット実験に参加する。 ロケット実験実施後、機器を回収して、太陽フレアのX線・硬X線観測データの解析に取り掛かる。太陽フレアにおける粒子加速とプラズマ加熱 の過程を解明するため、得られた観測データから物理状態を導出する。この解析においては、観測装置のキャリブレーションが重要であり、打ち上げ前に取得したキャリブレーションデータを適用するとともに、追加で必要なキャリブレーション項目があれば、地上の予備を用いて、デ ータの取得を行う。
なお、2024年4月18日、FOXSI-4の打ち上げを実施し、太陽フレアの観測、その後の機器回収、データ回収に成功した。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] ミネソタ大学/カルフォルニア大学バークレー校(米国)

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    • Author(s)
      Minami Takahiro、Katsuragawa Miho、Nagasawa Shunsaku、Takeda Shin’ichiro、Watanabe Shin、Tsuzuki Yutaka、Takahashi Tadayuki
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 1059 Pages: 169024-169024

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.169024

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  • [Journal Article] Wide-gap CdTe strip detectors for high-resolution imaging in hard X-rays2023

    • Author(s)
      Nagasawa Shunsaku、Minami Takahiro、Watanabe Shin、Takahashi Tadayuki
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 1050 Pages: 168175-168175

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.168175

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The faintest solar coronal hard X-rays observed with FOXSI2022

    • Author(s)
      Buitrago-Casas Juan Camilo、Glesener Lindsay、Christe Steven、et al.
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 665 Pages: A103-A103

    • DOI

      10.1051/0004-6361/202243272

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      2022 Annual Research Report
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  • [Presentation] 日米共同・太陽フレア X 線集光撮像分光観測ロケット実験 FOXSI-4 の準備状 況 (2024 年春)2024

    • Author(s)
      成影典之, 三石郁之, 渡辺伸, 坂尾太郎, 高橋忠幸, 長澤俊作, 南喬博, 佐藤慶暉, 清水里香, 加島颯太, 作田皓基, 安福千貴, 藤井隆登, 吉田有佑, 馬場萌花, 須崎理恵, 草野完也, 金子岳史, 高棹真介, Glesener Lindsay
    • Organizer
      日本天文学会2024年春季年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 太陽観測ロケット実験FOXSI-4: 物理計測用FPGAボードと通信規格SpaceWire を用いたデータ取得システムの構築2023

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      長澤俊作, 南喬博, 高橋忠幸, 渡辺伸, Lindsay Glesener, Athanasios Pantazides
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 太陽観測ロケット実験 FOXSI-4 に向けたワイドギャップCdTe ストリップ検出器の開発と性能評価 III2023

    • Author(s)
      長澤俊作, 南喬博, 高橋忠幸, 渡辺伸, 新井翔大, 岩田季也, 小高 裕和, 高嶋聡, 加島颯太, 佐藤慶暉, 清水里香, 成影典之
    • Organizer
      日本天文学会2023年春季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 日米共同・太陽フレア X 線集光撮像分光観測ロケット実験 FOXSI-4に用いるCMOSイメージセンサのX線光子計測能力評価 その22023

    • Author(s)
      清水里香, 成影典之, 坂尾太郎, 渡辺伸, 佐藤慶暉, 加島颯太, 高橋忠幸, FOXSI チーム
    • Organizer
      日本天文学会2023年春季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging and Spectral Performance of Wide-gap CdTe Double-Sided Strip Detectors2022

    • Author(s)
      Shunsaku Nagasawa, Takahiro Minami, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi
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      9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
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  • [Presentation] 日米共同・太陽フレアX線集光撮像分光観測ロケット実験FOXSI-4に用いるCMOSイメージセンサのX線光子計測能力評価2022

    • Author(s)
      清水里香, 成影典之, 坂尾太郎, 佐藤慶暉, 加島颯太, 高橋忠幸, 渡辺伸, FOXSI-4 チーム
    • Organizer
      日本天文学会2022年秋季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging and Spectral Performance of Wide-gap CdTe Double-Sided Strip Detectorsfor FOXSI-4 Sounding Rocket Experiment2022

    • Author(s)
      Shunsaku Nagasawa, Takahiro Minami, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi
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      The 4th Workshop on Quantum Beam Imaging (QBI2022)
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 日米共同・太陽フレア X 線集光撮像分光観測ロケット実験 FOXSI-42022

    • Author(s)
      成影典之, 渡辺伸, 坂尾太郎, 高橋忠幸, 長澤 俊作, 南喬博, 三石郁之, 瀧川歩, 作田皓基, 安福千貴, 川手朋子, 石川真之介, Lindsay Glesener
    • Organizer
      日本天文学会2022年春季年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 太陽観測ロケット実験FOXSI-4に向けたワイドギャップCdTeストリップ検出器の開発と性能評価 II2022

    • Author(s)
      長澤俊作, 南喬博, 高橋忠幸, 渡辺伸, 市橋正裕, 岩田季也, 小高 裕和, 高嶋聡, 谷本敦, 丹波翼, 渡邊泰平, 神谷好郎, 成影典之
    • Organizer
      日本天文学会2022年春季年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 太陽観測ロケット実験 FOXSI-4 に向けたワイドギャップ CdTe ストリップ検出器の開発と性能評価2021

    • Author(s)
      長澤俊作 , 南喬博 , 高橋忠幸 , 渡辺伸
    • Organizer
      日本天文学会2021年秋季年会
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      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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