精密ラインＸ線観測による宇宙の大規模ガス運動の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03642
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 石崎 欣尚 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (10285091)
• 研究分担者: 田代 信 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00251398) ; 辻本 匡弘 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙物理学研究系, 助教 (10528178)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: X線天文学 / 極低温検出器 / 宇宙物理

研究実績の概要

2015年度は、ASTRO-H衛星の打ち上げにむけ、つくば宇宙センターでの熱真空試験、振動試験などを含む衛星全体での最終試験に参加し、衛星上で SXS が正常に動作して目標とするエネルギー分解能が実現できていることを確認した。SXS のデジタル波形処理を行う PSP (Pulse Shape Processor) については、波形処理が適切におこなわれることを最終版のオンボードソフトで試験した。つくばでの最終試験において、ゼロ除算などのソフト上の異常処理のコーディングが適切でない箇所が共通ソフト上に見つかり、修正を行った。そのほか、衛星の姿勢制御をするためのリアクションホイールや磁気トルカからセンサへの電磁ノイズの干渉があることがわかったが、波形処理ソフトのパラメータを調整するなどすることで、性能に大きな影響のない範囲に抑えることができた。12月より衛星が種子島宇宙センターへ移動した後も、SXS機器が正常に動作することの確認および、液体ヘリウムの温度などが打ち上げ条件を満たすよう、打ち上げ直前まで衛星運用に関わった。ASTRO-H衛星は、天候悪化による1回の延期を経て2016年2月17日に打ち上げられ「ひとみ」と命名された。その後の内之浦宇宙センターからの初期運用でもSXSの立ち上げにおいて研究代表者および分担者は主要な役割を果たし、2月末にはゲートバルブ越しではあるものの、ペルセウス銀河団からのX線の観測に成功している。
PSPの明るい天体に対する処理性能については、地上でのSXS単体試験での結果をもとに、センサ全体で ~ 200 c/s までは十分に対応できることを示し、2015年7月の極低温検出器の国際学会で口頭発表を行った。軌道上でも、X線で非常に明るい天体の代表例であるかに星雲の観測が行われており、今後、詳細な解析を行う予定である。

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

ASTRO-H 衛星は無事に打ち上げられ、軌道上で所定の性能を発揮することを確認、一部の天体観測も行われた。現在、衛星は通信が途絶した状態ではあるが、初期データを解析して成果発表をしていく予定である。

今後の研究の推進方策

「ひとみ」衛星は、4月現在、軌道上でのトラブルで通信が途絶し、衛星の捕捉および機能回復をめざしているところであり、これに全面的に協力する。回復ができた場合は、SXS システム全体の動作確認を行い、検出器の健全性、冷凍機の稼働状況、温度安定度などをチェックした後、Ｘ線入射ドアを開けることにしている。研究項目ごとの計画は以下の通りである。
1. 波形処理ソフトの開発およびSXS 処理系の試験：衛星上の他の機器(通信系、姿勢制御系、電源系、他の観測機器) からの干渉によるエネルギー分解能への影響を詳細に調べ、SXS の処理パラメータのチューニングを行う。合わせて、SXS の性能を最大限に発揮するような観測モードを検討、軌道上較正を行う。
2. 初期観測データの解析：衛星がトラブルを起こす前に観測された天体がいくつかあり、これらの解析を行う。特にピクセルごとのエネルギー分解能、かに星雲の観測データを用いた時刻づけ、アンチコ検出器を用いたバックグラウンド除去などについて、評価を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of Surface Roughness Effect on Transition Edge Sensor Microcalorimeters Using Multilayer Readout Wiring (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuromaru, G.; Kuwabara, K.; Miyazaki, N.; Suzuki, S.; Hosoya, S.; Koizumi, Y.; Ohashi, T.; Ishisaki, Y.; Ezoe, Y.; Yamada, S.; Mitsuda, K.; Hidaka, M.; Satoh, T.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10909-016-1499-7
• [雑誌論文] Temporal Gain Correction for X-ray Calorimeter Spectrometers (2016)
  • 著者名/発表者名: Porter, F. S.; Chiao, M. P.; Eckart, M. E.; Fujimoto, R.; Ishisaki, Y.; Kelley, R. L.; Kilbourne, C. A.; Leutenegger, M. A.; McCammon, D.; Mitsuda, K.; Sawada, M.; Szymkowiak, A. E.; Takei, Y.; Tashiro, M.; Tsujimoto, M.; Watanabe, T.; Yamada, S.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10909-016-1503-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Future Japanese X-ray TES Calorimeter Satellite: DIOS (Diffuse Intergalactic Oxygen Surveyor) (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamada, S.; Ohashi, T.; Ishisaki, Y.; Ezoe, Y.; Miyazaki, N.; Kuwabara, K.; Kuromaru, G.; Suzuki, S.; Mitsuda, K.; Yamasaki, N. Y.; Takei, Y.; Sakai, K.; Nagayoshi, K.; Yamamoto, R.; Hayashi, T.; Muramatsu, H.; Tawara, Y.; Mitsuishi, I.; Babazaki, Y.; Nakamichi, R.; Bandai, A.; Yuasa, T.; Ota, N.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10909-015-1362-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku observations of the galaxy cluster 1RXS J0603.3+4214: Implications of particle acceleration processes in the "Toothbrush" radio relic (2015)
  • 著者名/発表者名: Itahana, Madoka; Takizawa, Motokazu; Akamatsu, Hiroki; Ohashi, Takaya; Ishisaki, Yoshitaka; Kawahara, Hajime; van Weeren, Reinout J.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 ページ: 113-126
  • DOI: 10.1093/pasj/psv084
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ASTRO-H搭載 精密軟X線分光装置SXSの現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田代信
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会（2016年）
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] ASTRO-H 搭載 精密軟 X 線分光装置 SXS の開発の現状 XV (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻本匡弘
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京 南大沢キャンパス（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [学会発表] ASTRO-H 搭載 精密軟 X 線分光装置 SXS の開発の現状 XIV (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻本匡弘
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] Performance and limitations of the pulse shape processor of ASTRO-H SXS for bright X-ray targets (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishisaki
  • 学会等名: 16th International Workshop on Low Temperature Detectors
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2015-07-20 – 2015-07-24
  • 国際学会