気球による活動銀河核等からの硬X線・ガンマ線の調査研究

1993 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 03041022
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 学術調査
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 釜江 常好 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (90011618)
• 研究分担者: BRAGA J. ブラジルINPE, 研究員 ; DUROUCHOUX P Sacley研究所, 教授 ; MICHAELSON P スタンフォード大学, 教授 ; SADOULET B. カリフォルニア大学, 教授 ; EDBERG T. カリフォルニア大学, 助手 ; CORREA R. ブラジルINPE, 気球部主任 ; WEISKOPF M. NASAーMSFC, 主任研究員 ; 高橋 義幸 アラバマ大学, 教授 ; 能町 正治 高エネルギー物理学研究所, 助手 (90208299) ; 池田 博一 高エネルギー物理学研究所, 助教授 (10132680) ; 太田 茂雄 宇宙科学研究所, 助手 (90013680) ; 秋山 弘光 宇宙科学研究所, 助手 (80013407) ; 山上 隆正 宇宙科学研究所, 助教授 (40013718) ; 矢島 信之 宇宙科学研究所, 教授 (30200489) ; 高橋 忠幸 東京大学, 大学院理学系研究科, 助手 (50183851)
• 研究期間 (年度): 1991 – 1993
• キーワード: 天体観測 / 硬X線検出器 / シリコンPINダイオード / 井戸型フォスウィッチカウンタ / シンチレータ / γ線天文学 / X-線天文学 / 気球

研究概要

本研究はハップル望遠鏡、GRO,Astro-Dなどでの研究の進展にも対応しつつ、北天(アメリカ)・南天(ブラジル)でAGNや銀河中心SN1987A等の天体を随時観測することで銀河の誕生のメカニズム、超新星とその残骸について研究を進めるのが目的である。平成3、4年度に取得したデータを解析した結果、検出器の改良、方向制御の改良を行うことにより、気球実験でもアメリカのGRO衛星を上回る結果を得ることができるという確信を持った。そのために平成5年度はデータの解析を続けると共に、検出器の改良および、気球を用いた高度40Kmでの試験実験を国内で行った。カニ星雲は、1054年に観測された超新星爆発の残骸である。その中にあるカニパルサーは1968年に発見され、33msという高度で自転する中性子星であることが知られている。以来、ラジオ波から高エネルギーγ線にいたるまで幅広いエネルギーの領域での観測が精力的に行われてきたがその放射メカニズムの解明にはいたっていない。パルス波形は、どのエネルギー領域でも同じ位相の似通った二つ山を示す。しかし、その二つ山の中間の領域における輻射-以後、インターパルスと呼ぶ-は、硬X線/γ線領域でのみ強くなることが知られている。
われわれは、この硬X線/γ線領域でのインターパルスに注目し、カニパルサーの観測実験を行った。また、われわれの検出器は高感度であるため、他の様々な検出器での観測で報告されているラインについて、そして、短期時間変動について、新たな知見が得られるものと期待された。
気球実験は三陸大気球観測所でおこなった。われわれは、1989年から1991年の間、ブラジルで、硬X線/γ線領域の天体観測をWelcome-1(mk1)検出器を用いて行ってきた。今回、日本で放球するにあたり、大幅な改良、変更を行い、Welcome-1(mk2)検出器を開発した。この実験には日本で気球実験を行う手法の確率、そして、次期衛星搭載予定のWelcome-2の開発のための基礎データの取得という目的もあった。
場所の移動により、近いという多大な恩恵を受けたが、重量制限、観測時間の減少、海上回収というデメリットもあった。重量制限のために、検出器の面積は減らさざるをえなかった。そこで、われわれは、低バックグランド化により高感度化させることを試み、短時間観測でも有意な結果をえようとした。また、海上回収のために新たに防水カバーを開発した。低バックグランド化の改良の一つとして、開口角からのバックグランドの混入を減らすべく、検出器の視野を以前の1/4にした。そのため、高安定度の達成が期待出来る。リアクションホイールとよじれ戻しモーターを用いた方位制御方式を採用し、容易に機能の変更ができる柔軟な姿勢制御システムを構築した。
われわれが取得したデータは、日本のぎんが衛星やアメリカのGRO衛星の中間のエネルギー範囲のデータであり、互いに相補的な役割を果たす。本年度は研究者を派遣し、平成4年度に行った解析を更に発展させるために、アメリカやヨーロッパの研究者と協力してGRO衛星や他の気球実験のデータの解析を行うと共に将来の共同観測に向けて、具体的な協議を行った。
特に、U.C.Berkeley校で、同様の実験を行っている、Tin Edberg博士を招聘し、三陸での実験を最初から最後まで協力して行った。これはU.C.のグループにとって、今後のアメリカでの実験を行う際に非常に大きなknowhowとなる。

研究成果

• [文献書誌] T.Kamae,T.Takahashi et al.: "Observation of Pulsed Hard X-Ray/γ-Ray from PSR 1059-58" To be publised in Astrophysical Journal. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Kamae,T.Takahashi et al.: "Well-Type Phoswich counter for Low-Flux X-Ray/Gamma-Ray Detection" IEEE Trans,Nucl.Sci. 40-2. 204 (1933)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Kamae,T.Takahashi et al.: "Newly Developed Low background Hard X-ray/Gamma-ray Telescope with the Well-type Phoswich Counters" IEEE Trans,Nucl.Sci. 40-4. 890 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Tsukada,H.Ikeda,T.Kamae,T.Takahashi and H.Murakami: "Peak Hold Monolithic Integrated Circuit with Built-in Shaping Amplifier for Hard X-Ray Dector" IEEE Trans,Nucl.Sci.40-4. 724-728 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] J.Nishimura,H.Hirosawa,N.Yajima,S.Ohta,H.Akiyama,M.Fujii,T.Yamagami,M.Namiki,Y.Okabe and Y.Matsuzaka: "The Improvement of The Static Launch Methode in Japan" Adv.Space.Rev. 13. 63-66 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Ejiri,A.Kadokura,T.Hirasawa,N.Sato,R.Fujii,H.Miyaoka,J.Nishimura,N.Yajima,T.Yamagami,S.Kokubun,H.Fukunish,M.Yamanak and M.Kodama: "Polar Patrol Balloon Experiment in Antarctica" Adv.Space Rev.13-2. 27-30 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Kamae, T.Takahashi, et al.: "Observation of Pulsed Hard X-Rays/Gamma-Rays from PSR 1509-58" To be published in Astrophysical Journal. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Kamae, T.Takahashi, et al.: "Well-Type Phoswich Counter for Low-Flux X-Ray/ Gamma-Ray Detection" IEEE Trans. Nucl. Sci.40-2. 204 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Kamae, T.Takahashi, et al.: "Newly Developed Low Background Hard X-Ray/Gamma-Ray Telescope with the Well-type Phoswich Counters" IEEE Trans. Nucl. Sci.40-4. 890 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Tsukada, H.Ikeda, T.Kamae, T.Takahashi and H.Murakami: "Peak Hold Monolithic Integrated Circuit with Built-in Shaping Amplifier for Hard X-Ray Detector" IEEE Trans. Nucl. Sci.40-4. 724-728 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J.Nishimura, H.Hirosawa, N.Yajima, S.Ohta, H.Akiyama, M.Fujii, T.Yamagami, M.Namiki, Y.Okabe and Y.Matsuzaka: "The Improvement of The Static Launch Method in Japan" Adv. Space Rev.13-2. 63-66 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Ejiri, A.Kadokura, T.Hirasawa, N.Sato, R.Fujii, H.Miyaoka, J.Nishimura, N.Yajima, T.Yamagami and S.Kokubun: "Polar Patrol Balloon Experiment in Antarctica" Adv. Space Rev.13-2. 27-30 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より