硬X線望遠鏡で探る活動銀河核の構造と進化

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02070
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 粟木 久光 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (30252414)
• 研究分担者: 寺島 雄一 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (20392813) ; 松本 浩典 大阪大学, 理学研究科, 教授 (90311365)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: X線天文学 / 活動銀河核 / X線望遠鏡

研究実績の概要

【観測的研究】 シミュレーションモデルを「すざく」衛星で観測した複数の２型セイファート銀河のX線スペクトルに適用し、(1)隠された中心核の活動性、(2) 周辺の物質分布への制限、特に、clumpyな構造している可能性を示した、などの成果を出した。また、活動銀河核の構造と成長を明らかにするために、成長途中の隠されたAGNの探査するとともに、吸収を受けた活動銀河核の観測を行い、その結果を随時、公表した。「ひとみ」衛星では、硬X線望遠鏡の地上較正試験、軌道上較正観測に関する結果等を論文として発表した。これに加えて、試験観測中に行った観測データを解析し、その結果を論文として公表した。中でもNGC1275からの鉄輝線は過去最高の精度で輝線幅(500~1600 km/s)を決定することができ、周辺物質の位置に制限を与えた。
【硬X線望遠鏡の開発】ウォルター型基板表面へのX線反射膜の形成では、レプリカ法で作った成膜面に欠損ができるなど、品質が安定しないことが明らかとなった。これは熟練の技術が必要であること意味している。X線望遠鏡には数1000枚を超える反射鏡が必要であり、良質な表面を容易に形成する必要がある。そこで、以前、共同研究者と開発した方法を発展させて、反射面を成膜することとした。目視では、欠損なく良好な面が形成されていることを確認していている。ハウジング内での鏡の位置決めでは、昨年度出た課題に対応することで1/4周反射鏡の位置決めを1μm以下の精度で行う手法を開発した。
【観測的研究】【硬X線望遠鏡の開発】の成果を19編の雑誌論文（内18編査読有）に、そして、学会等で20講演発表した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

「ひとみ」衛星搭載硬X線望遠鏡(HXT)の製作にかかる技術や較正試験の結果を論文として公表するとともに、応答関数も世界に向けて公開し、「ひとみ」衛星搭載硬X線望遠鏡に関する当初の目標は達した。X線天文衛星を用いた観測的研究では、「ひとみ」衛星を喪失したものの、「ひとみ」で取得したデータを解析し、これまでにその成果をNatureに２編、PASJに特集号として報告した。この他にも米国の天文学会誌にて発表している。また、活動銀河核の周辺構造と進化の研究に関しては、モンテカルロシミュレーションをベースにしたモデルで「すざく」衛星で観測した２型セイファート銀河のX線スペクトルを再現し、活動銀河核本体ならびに周辺物質に関する情報を得た。また、活動銀河核の進化の解明につながる、成長途中の活動銀河核の探査についても成果を出しつつある。
硬X線望遠鏡開発は、基板製作、反射面形成、精密組み上げの３つから構成される。基板製作に関しては金型を熱膨張率の小さなものに変更することなどで成型後のCFRP基板の寸法精度が向上し、新規開発はほぼ終了した。反射面形成では、レプリカ法による成膜法の開発を試みたが、技術的困難さ等からこの手法を断念し、新しい方法での成膜技術を試みている。精密な組み上げ法に関しては、１層の1/4周ウォルター型反射鏡の高精度配置にかかる要素技術を習得し、ほぼ予定通り開発が進んでいる。これまでの研究で、基板の成型、表面平滑化、ハウジング内での位置決めに対して技術的な目処がほぼついたと考えている。
以上のことより、「おおむね順調に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

観測的研究では、活動銀河核の成長の鍵となる成長途中の隠されたAGNの探査を進めていく。これと並行し、鉄輝線に着目してシミュレーションモデルとの比較を行い、鉄輝線の形状と強度に関するシミュレーション結果をデータベース化し公開する予定である。連続成分と鉄輝線のシミュレーションモデルを公開することで、将来の硬X線まで含んだ広帯域観測ならびにX線カロリメータ等による鉄輝線の詳細観測に対応することが可能となる。望遠鏡開発では、昨年度始めた新しい成膜技術の確立を目指す。この技術での成膜法には、いくつかの製作法があるため、どの方法がもっとも容易でかつ、性能の良い製品ができるか調査する。この手法が確立すればレプリカ法に変わる成膜技術となるであろう。このように製作したウォルター型反射鏡をハウジング内で積層する。これは本研究課題の最終目標である。積層技術については、これまでCFRP平板を用いて開発を進めてきた。この技術をウォルター型反射鏡に適用する。最終的な評価をSPring-8にて実施する予定である。ここで開発した要素技術は、将来の広帯域Ｘ線高感度撮像観測に利用可能であり、今後は飛翔体実験を視野に入れて開発を進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] Suzaku Observations of Heavily Obscured (Compton-thick) Active Galactic Nuclei Selected by the Swift/BAT Hard X-Ray Survey (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto Atsushi、Ueda Yoshihiro、Kawamuro Taiki、Ricci Claudio、Awaki Hisamitsu、Terashima Yuichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 853 ページ: id. 146
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa47c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Supermirror design for Hard X-Ray Telescopes on-board Hitomi (ASTRO-H) (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamura, K., Kunieda, H., Miyata, Y., Okajima, T., Miyazawa, T., Furuzawa, A., Awaki, H., Haba, Y., Ishibashi, K., Ishida, M., Maeda, Y., Mori, H., Tawara, Y., Yamauchi, S., Uesugi, K., & Suzuki, Y.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: id. 011209
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.1.011209
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On-ground calibration of the Hitomi Hard X-ray Telescopes (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori H.、Miyazawa T.、Awaki H.、Matsumoto H.、et al.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: id. 011210
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.1.011210
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inorbit performance of the Hard X-ray Telescope (HXT) on board the Hitomi (ASTRO-H) satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Hironori、Awaki Hisamitsu、Ishida Manabu、Furuzawa Akihiro、Yamauchi Shigeo、Maeda Yoshitomo、Mitsuishi Ikuyuki、Haba Yoshito、Hayashi Takayuki、Iizuka Ryo
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: id. 011212
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.1.011212
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of 6.4?keV line and soft X-ray emissions from G323.7?1.0 with Suzaku (2018)
  • 著者名/発表者名: Saji Shigetaka、Matsumoto Hironori、Nobukawa Masayoshi、Nobukawa Kumiko K、Uchiyama Hideki、Yamauchi Shigeo、Koyama Katsuji
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 23
  • DOI: 10.1093/pasj/psx158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atmospheric gas dynamics in the Perseus cluster observed with Hitomi* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 9
  • DOI: 10.1093/pasj/psx138
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Measurements of resonant scattering in the Perseus Cluster core with Hitomi SXS* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 10
  • DOI: 10.1093/pasj/psx127
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature structure in the Perseus cluster core observed with Hitomi* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 11
  • DOI: 10.1093/pasj/psy004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Atomic data and spectral modeling constraints from high-resolution X-ray observations of the Perseus cluster with Hitomi* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id.12
  • DOI: 10.1093/pasj/psx156
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi observation of radio galaxy NGC?1275: The first X-ray microcalorimeter spectroscopy of Fe-Kα line emission from an active galactic nucleus* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 13
  • DOI: 10.1093/pasj/psx147
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Search for thermal X-ray features from the Crab nebula with the Hitomi soft X-ray spectrometer* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 14
  • DOI: 10.1093/pasj/psx072
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi X-ray studies of giant radio pulses from the Crab pulsar* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 15
  • DOI: 10.1093/pasj/psx083
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hitomi observations of the LMC SNR N?132?D: Highly redshifted X-ray emission from iron ejecta* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 16
  • DOI: 10.1093/pasj/psx151
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Glimpse of the highly obscured HMXB IGR?J16318?4848 with Hitomi* (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 17
  • DOI: 10.1093/pasj/psx154
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In-orbit performance of the soft X-ray imaging system aboard Hitomi (ASTRO-H)* (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Hirosh et al. (including Awaki, H, )
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 21
  • DOI: 10.1093/pasj/psx116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of H2O megamasers in obscured active galactic nuclei (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Aya、Miyamoto Yusuke、Nakai Naomasa、Terashima Yuichi、Okumura Taishi、Zhou Bin、Taniguchi Kotomi、Kaneko Hiroyuki、Matsumoto Naoko、Salak Dragan、Nishimura Atsushi、Ueno Saeko
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 69 ページ: id. L6
  • DOI: 10.1093/pasj/psx052
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solar abundance ratios of the iron-peak elements in the Perseus cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: Hitomi collaboration (including Awaki, H., Matsumoto, H. and Terashima, Y.)
  • 雑誌名: Nature 巻: 551 ページ: 478
  • DOI: 10.1038/nature24301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray-bright optically faint active galactic nuclei in the Subaru Hyper Suprime-Cam wide survey (2017)
  • 著者名/発表者名: Terashima Yuichi、Suganuma Makoto、Akiyama Masayuki、Greene Jenny E、Kawaguchi Toshihiro、Iwasawa Kazushi、Nagao Tohru、Noda Hirofumi、Toba Yoshiki、Ueda Yoshihiro、Yamashita Takuji
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. S36
  • DOI: 10.1093/pasj/psx109
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Hitomi (ASTRO-H) hard x-ray telescope (HXT): current status of calibration (2017)
  • 著者名/発表者名: Awaki Hisamitsu、Kunieda Hideyo、Matsumoto Hironori、Ishibashi Kazunori、Tamura Keisuke、Tawara Yuzuru、Mitsuishi Ikuyuki、Furuzawa Akihiro、Miyazawa Takuya、Ishida Manabu、Maeda Yoshitomo、Iizuka Ryo、Yamauchi Shigeo、Haba Yoshito、Sugita Satoshi、Yoshida Tessei、Okajima Takashi、Mori Hideyuki、Hayashi Takayuki
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 10399 ページ: id. 103990R
  • DOI: 10.1117/12.2272844
• [学会発表] X線衛星代替機における科学運用の計画概要 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺田幸功他(含 寺島雄一)
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] X線天文衛星Athena計画の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本浩典他(含 粟木久光、寺島雄一)
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] 炭素繊維強化プラスチック(CFRP) を用いたX線反射鏡の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田鉄生・大上千智・横田 翼・粟木久光・松本浩典・三石郁之・大松茉喜・中野慎也・大塚康司・吉田篤史・ 石田直樹
  • 学会等名: 宇宙科学シンポジウム
• [学会発表] X線天文衛星代替機 XARM 搭載 Resolve の開発の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishisaki, Y., Kelley, R. L., Akamatsu, H., Awaki, H., et al.
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] X線衛星代替機XARM における科学・運用計画 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺田幸功他(含 寺島雄一)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画 FORCE の現状 (6) (2018)
  • 著者名/発表者名: 森浩二他(含 松本浩典、粟木久光、寺島雄一)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] FORCE 計画用 Si 基板反射鏡の散乱測定実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本浩典他
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] サブ秒角で X 線天体を撮影する多重像 X 線干渉計 MIXIM(1)概念検討と観測目標 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林田 清他 (含 松本浩典、粟木久光)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] サブ秒角で X 線天体を撮影する多重像 X 線干渉計 MIXIM(2)開発の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: 花坂剛史他 (含 松本浩典、粟木久光)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] X線望遠鏡用炭素繊維強化プラスチック(CFRP) 反射鏡と位置調整法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大上千智・粟木久光・大松茉喜・吉田鉄生・横田 翼・三石郁之・田村啓輔・ 石田直樹・中野慎也・大塚康司・吉田篤史・松本浩典
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] X線天文衛星代替機 XARM 搭載 Resolve の開発の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishisaki, Y., Kelley, R. L., Akamatsu, H., Awaki, H., et al.
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] ひとみ衛星の成果と将来への展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本浩典
  • 学会等名: 第17回高宇連研究会
  • 招待講演
• [学会発表] X-ray bright optically faint AGNs (2017)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.
  • 学会等名: Joint HSC-XXL kick-off meeting
  • 国際学会
• [学会発表] X-Ray Bright Optically Faint AGNs Found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam Surveys (2017)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.
  • 学会等名: The X-ray Universe 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The Hitomi (ASTRO-H) Hard X-ray Telescope (HXT) : current status of calibration (2017)
  • 著者名/発表者名: Awaki, H., Matsumoto, H. et al.
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics
  • 国際学会
• [学会発表] X-ray bright optically faint AGNs found in XMM-Newton and Subaru Hyper Suprime-Cam surveys (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺島雄一他
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] X 線天文衛星 NuSTAR と XMM-Newton による狭輝線セイファート 1 型銀河 SWIFT J2127.4+5654の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井戸垣洋志・小林翔悟・鶴剛・上田佳宏・田中孝明・内田裕之・寺島雄一
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する小型衛星計画 FORCE の現状 (5) (2017)
  • 著者名/発表者名: 森 浩二他(含 松本浩典、粟木久光、寺島雄一)
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] 炭素繊維強化プラスチックの X 線反射鏡における位置決め方法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横田 翼・三石郁之・松本浩典・粟木久光・岩切駿・大上千智・石田直樹
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会
• [学会発表] X線天文衛星 Athena 計画 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本浩典他
  • 学会等名: 日本天文学会2017年秋季年会