Ｘ線精密分光による銀河MeV宇宙線研究の開拓

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02090
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鶴 剛 京都大学, 理学研究科, 教授 (10243007)
• 研究分担者: 信川 正順 奈良教育大学, 理科教育講座, 准教授 (00612582) ; 武田 彩希 宮崎大学, 工学部, 助教 (40736667)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: X線観測 / MeV宇宙線 / すざく衛星 / Xrism衛星 / X線CCD

研究実績の概要

フェルミ衛星やチェレンコフ望遠鏡により，GeV・TeVの銀河宇宙線陽子の情報が入手可能になった．一方，MeV宇宙線陽子のデータは地球のごく近傍を除いて未だ皆無である．この状況で，「すざく」の観測から申請者は，銀河面の中性鉄(6.4keV)輝線の起源がMeV陽子である事を発見した．そこで本研究は下記の目的の元，精密Ｘ線分光によるMeV銀河宇宙線陽子の研究を開拓する．
X線や電子が行う内殻電離はK殻の電子１個のみを放出させるため中性蛍光Kα輝線はKα1とKα2の2つだけの単純な構造を持つ．それに対し，陽子とそれに付随する重イオンはK殻の電子と同時にL殻やM殻の電子も放出させる「多重電離」を行うので，Kα1とKα2に加え高エネルギー側に複雑なサブストラクチャーを持つ．これを銀河面や超新星残骸の中性鉄K輝線構造の精密分光から検出できれば，MeV陽子や重イオンによる電離を意味し，宇宙線陽子・重イオンの存在を仮定なしに証明できる．サブストラクチャーの強度比から宇宙線重イオンのアバンダンスの測定も可能である．今年度はXrismによる精密分光観測に備え，地上の実験結果を利用し，輝線構造のモデル化を行った．結果をPASJに投稿した(Okon et al.)．レフェリーの評価は修正無しのアクセプトであった．現在，エディタが要求するマイナー修正を行っており，近日中にアクセプトされる見込みである．
上記の精密分光観測を可能にするXrism衛星に搭載するX線CCDカメラの開発を継続した．FM素子の製造，スクリーニング，キャリブレーションを実施した．他の部材の準備もすすみ，FMカメラの組み立ては順調に推移している．
さらに，Xrismに続く硬X線衛星の実現を目指し，広帯域撮像分光素子であるX線SOIの開発を行った．テスト素子の詳細設計と製造，入手と評価を行った．

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Time Variability of Nonthermal X-ray Stripes in Tycho's Supernova Remnant with Chandra (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Okuno, Takaaki Tanaka, Hiroyuki Uchida, Felix A. Aharonian, Yasunobu Uchiyama, Takeshi Go Tsuru, Masamune Matsuda
  • 雑誌名: ApJ 巻: Accepted ページ: Accepted
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep XMM-Newton Observations Reveal the Origin of Recombining Plasma in the Supernova Remnant W44 (2020)
  • 著者名/発表者名: Okon Hiromichi、Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Yamaguchi Hiroya、Tsuru Takeshi Go、Seta Masumichi、Smith Randall K.、Yoshiike Satoshi、Orlando Salvatore、Bocchino Fabrizio、Miceli Marco
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 ページ: 62～62
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab6987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sub-pixel response of double-SOI pixel sensors for X-ray astronomy (2019)
  • 著者名/発表者名: Hagino K.、Negishi K.、Oono K.、Yarita K.、Kohmura T.、Tsuru T.G.、Tanaka T.、Harada S.、Kayama K.、Matsumura H.、Mori K.、Takeda A.、Nishioka Y.、Yukumoto M.、Fukuda K.、Hida T.、Arai Y.、Kurachi I.、Kishimoto S.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 14 ページ: C10023～C10023
  • DOI: 10.1088/1748-0221/14/10/C10023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Charge Cloud Size in X-Ray SOI Pixel Sensors (2019)
  • 著者名/発表者名: Hagino K. et al.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 66 ページ: 1897～1905
  • DOI: 10.1109/TNS.2019.2920281
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionization age of iron ejecta in the Galactic Type?Ia supernova remnant G306.3?0.9 (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada Makoto、Tachibana Katsuhiro、Uchida Hiroyuki、Ito Yuta、Matsumura Hideaki、Bamba Aya、Tsuru Takeshi Go、Tanaka Takaaki
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: id.61
  • DOI: 10.1093/pasj/psz036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subpixel response of SOI pixel sensor for X-ray astronomy with pinned depleted diode: first result from mesh experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: Kayama K. et al.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 14 ページ: C06005～C06005
  • DOI: 10.1088/1748-0221/14/06/C06005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of the Silicon-On-Insulator pixel sensor for X-ray astronomy, XRPIX6E, equipped with pinned depleted diode structure (2019)
  • 著者名/発表者名: Harada S. et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 924 ページ: 468～472
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton radiation damage experiment for X-ray SOI pixel detectors (2019)
  • 著者名/発表者名: Yarita K. et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 924 ページ: 457～461
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Kyoto’s event-driven X-ray astronomical SOI pixel sensor with a large imaging area (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi H. et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 924 ページ: 400～403
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.09.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiation hardness of a p-channel notch CCD developed for the X-ray CCD camera onboard the XRISM satellite (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanemaru Y. et al.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 14 ページ: C04003～C04003
  • DOI: 10.1088/1748-0221/14/04/C04003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of polarized gamma-ray emission from the Crab nebula with the Hitomi Soft Gamma-ray Detector† (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration、Aharonian F. et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id.113
  • DOI: 10.1093/pasj/psy118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially resolved spectroscopy of non-thermal X-rays in RX?J1713.7?3946 with Chandra (2018)
  • 著者名/発表者名: Okuno Tomoyuki、Tanaka Takaaki、Uchida Hiroyuki、Matsumura Hideaki、Tsuru Takeshi Go
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id.77
  • DOI: 10.1093/pasj/psy072
  • 査読あり
• [雑誌論文] The FORCE mission: science aim and instrument parameter for broadband x-ray imaging spectroscopy with good angular resolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Kazuhiro，Mori Koji、Tsuru Takeshi G.、Ueda Yoshihiro、Awaki Hisamitsu、Fukazawa Yasushi、Ishida Manabu、Matsumoto Hironori、Murakami Hiroshi、Okajima Takashi、Tsunemi Hiroshi、Zhang William W.、Nakazawa Kazuhiro、Takahashi Tadayuki
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10699 ページ: id. 106992D
  • DOI: 10.1117/12.2309344
• [雑誌論文] Soft x-ray imaging telescope (Xtend) onboard X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM) (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashida K. et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10699 ページ: id. 1069923
  • DOI: 10.1117/12.2311446
• [雑誌論文] Concept of the X-ray Astronomy Recovery Mission (2018)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M. et al
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 10699 ページ: id. 1069922
  • DOI: 10.1117/12.2309455
• [雑誌論文] Hitomi X-ray observation of the pulsar wind nebula G21.5?0.9 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration、Aharonian Felix et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id.38
  • DOI: 10.1093/pasj/psy027
  • 査読あり
• [雑誌論文] The origin of recombining plasma and the detection of the Fe-K line in the supernova remnant W?28 (2018)
  • 著者名/発表者名: Okon Hiromichi、Uchida Hiroyuki、Tanaka Takaaki、Matsumura Hideaki、Tsuru Takeshi Go
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 ページ: id. 35
  • DOI: 10.1093/pasj/psy022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: id. 021402
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.2.021402
  • 査読あり
• [学会発表] SOI技術を用いた新型Ｘ線撮像分光器の開発41:これまでの到達点と今後の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鶴 剛 他
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Performance Kyoto’s x-ray astronomy SOI pixel sensor in the eventdriven readout mode (2019)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuru et al.
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [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 (9) (2019)
  • 著者名/発表者名: 鶴 剛 他
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 32:現在の到達点と今後の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鶴 剛 他
  • 学会等名: 日本天文学会
• [学会発表] Performance of SOI Pixel Sensors Developed for X-ray Astronomy (2018)
  • 著者名/発表者名: T.Tanaka et al.
  • 学会等名: IEEE NSS-MIC
  • 国際学会
• [学会発表] Kyoto’s event-driven x-ray astronomy SOI pixel sensor for the FORCE mission (2018)
  • 著者名/発表者名: T.Tsuru et al.
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] The FORCE mission: science aim and instrument parameter for broadband x-ray imaging spec- troscopy with good angular resolution (2018)
  • 著者名/発表者名: K.Nakazawa et al.
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] Soft x-ray imaging telescope (Xtend) onboard X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM) (2018)
  • 著者名/発表者名: K.Hayashida et al.
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] Concept of the X-ray Astronomy Recovery Mission (2018)
  • 著者名/発表者名: M.Tashiro et al.
  • 学会等名: SPIE
  • 国際学会
• [学会発表] SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発27:これまでの到達点と今後の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鶴 剛 他
  • 学会等名: 日本天文学会