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「暗黒加速器」のX線観測と衛星用X線CCDカメラの開発で探る銀河系内宇宙線起源

研究課題

研究課題/領域番号 11J09676
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関東京工業大学

研究代表者

藤永 貴久  東京工業大学, 大学院・理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード高エネルギー宇宙物理学 / X線天文学 / 銀河宇宙線 / パルサー星雲 / X線CCDカメラ / ASTRO-H衛星
研究概要

宇宙空間には宇宙線という陽子や電子などから構成される粒子が飛び交っている。銀河系内では最大10^<15>電子ボルトまで加速されていると考えられている。近年、超高エネルギー(VHE)ガンマ線観測技術が進歩し、銀河系内で新たな天体が多数発見された。VHEガンマ線は10^<12>電子ボルトより高いエネルギーの粒子から放射されることが知られており、宇宙線加速天体である可能性が示唆される。しかし、VHEガンマ線は陽子、電子いずれからも放射され、その判別は現在のところX線観測が最も有効な手段である。陽子はX線で明るい放射過程がないため、VHEガンマ線以外のエネルギーで暗い「暗黒加速器」が見つかれば陽子加速の証拠を捉えたことになると目され、世界中のX線衛星で追観測が行われている。
その一方、「暗黒加速器」は実は年老いたパルサー星雲という電子の加速器で説明ができるという考えもある。VHEガンマ線を担う電子と、X線を担う電子はエネルギーが異なり、X線を出すような高いエネルギーの電子が失われてしまうと「暗黒加速器」としてVHEガンマ線のみで天体が検出されてしまうためである。そこで、本年度は「暗黒加速器」はパルサー星雲と考えて矛盾ないかどうか、パルサー星雲の系統的解析を試みた。その結果、VHEガンマ線とX線の放射領域の違いを考慮すると、観測的に得られた光子スペクトルは各々の領域で電子の最高エネルギーが異なる新たなモデルで説明ができることがわかった。これは、VHEガンマ線を担う電子とX線を担う電子が異なる集団であることを意味しており、X線を担う電子の方が一般的に寿命は短く、「暗黒加速器」は実は年老いたパルサー星雲で説明できる可能性が高まった。この結果は自身の博士論文としてまとめた。
さらに、2014年打ち上げ予定のASTRO-H衛星にはX線CCDカメラSXI(Soft X-ray Imager)の開発も行った。SXIは視野が広く、大規模な構造をもつVHEガンマ線天体を一度の観測で捉えられる上、CCDの技術革新により低いエネルギーのX線も検出することが可能となる。本年度は設計・製造された読み出し回路の第一次試作を動作実証と、CCD素子の性能評価を行った昨年度より継続して行った。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] An X-ray Counterpart of HESS J1427-608 Discovered with Suzaku2013

    • 著者名/発表者名
      Fujinaga, T., Mori, K., Bamba, A., Kimura, S., Dotani, T., Ozaki, M., Matsuta, K, Puehlhofer, G., Uchiyama, H., Hiraga, J.S., Matsumoto, H., and Terada, Y.
    • 雑誌名

      Publication of Astronomical Society Jaoan

      巻: 65(印刷中)

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suzaku Observation of the unidentified very high energy gamma-ray source HESS J1702-4202011

    • 著者名/発表者名
      T.Fujinaga
    • 雑誌名

      Publication of Astronomical Society Jaoan

      巻: 63

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the data acquisition system for the x-ray CCD camera (SXI) onboard ASTRO-H2011

    • 著者名/発表者名
      T.Fujinaga
    • 雑誌名

      UV, X-Ray, and Gamma-Ray Space Instrumentation for Astronomy XVII. Edited by Tsakalakos, Loucas. Proceedings of the SPIE

      巻: 8145 ページ: 814503-814503

    • DOI

      10.1117/12.892881

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of the soft x-ray imager (SXI) for ASTRO-H2011

    • 著者名/発表者名
      K.Hayashida
    • 雑誌名

      UV, X-Ray, and Gamma-Ray Space Instrumentation for Astronomy XVII. Edited by Tsakalakos, Loucas. Proceedings of the SPIE

      巻: 8145 ページ: 814505-814514

    • DOI

      10.1117/12.893400

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 超高エネルギーガンマ線で検出されたパルサー星雲と関連天体のX線による研究2013

    • 著者名/発表者名
      藤永 貴久
    • 学会等名
      第13回高宇連研究会
    • 発表場所
      石川県文教会館(金沢市)
    • 年月日
      2013-03-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] An X-ray Study for Origin of Galactic Cosmic Rays : Discovery of an X-ray Counterpart of HESS J1427-6082012

    • 著者名/発表者名
      Fujinaga, T., Mori, K, Bamba, A., Kimura, S., Dotani, T., Ozaki, M., Matsuta, K., Puehlhofer, G., Uchiyama, H., Hiraga, J.S., Matsumoto, H., and Terada, Y.
    • 学会等名
      nanoPHYS 2012
    • 発表場所
      International House of Japan, Tokyo
    • 年月日
      2012-12-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ASTRO-H衛星搭載X線CCDカメラSXIのデータ取得系開発と小型素子性能評価2012

    • 著者名/発表者名
      藤永貴久
    • 学会等名
      日本物理学会2012年年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 「すざく」によるHESS J1427-608の観測2011

    • 著者名/発表者名
      藤永貴久
    • 学会等名
      日本天文学会2011年秋季年会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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