超精密Ｘ線分光で解き明かす巨大ブラックホールの物質放出によるバリオン加熱経路

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15J02737
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 瀬田 裕美 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2020-03-31
• キーワード: Ｘ線天文学 / ASTRO-H 衛星 / ひとみ / マイクロカロリメータ

研究実績の概要

今年度の研究計画は、2016年2月に打ち上がったＸ線天文衛星「ひとみ」(ASTRO-H) に搭載した、Ｘ線精密分光装置 Soft X-ray Spectrometor (SXS) の軌道上での性能較正、さらに、それを用いた巨大BHの観測である。「ひとみ」衛星は、姿勢系の不具合により1ヶ月で観測中止になった。しかし、短命とは言え、我々のＸ線マイクロカロリメータ分光装置は問題なく動作した。私は、これを最大限に用い、以下の研究を行った。

(A) SXS 装置の較正 ... 34日間の軌道上動作実績を得た。性能評価と較正に必要なデータを取得できた。特に私は、高エネルギー帯域の較正を行った。SXS 装置は、エネルギー帯域上限値の要求値が 12 keV であったが、軌道上実績では 20 keV 以上まで観測できた。この余剰分は、地上では十分較正されていなかったため、軌道上データで較正する必要がある。そこで私は、12 keV 以上のX線イベントのスクリーニングを見直すと共に、かに星雲の観測データと望遠鏡の Au L 吸収端構造を用いて応答関数とゲインの系統誤差を評価した。 これについて、天文学会で発表した。

(B) 巨大 BH の観測 ... 銀河団の中心に位置する巨大 BH 天体を１天体観測した。要求値 12 keV 以下では強烈な銀河団ガスに埋もれているが、BH からの放射の方が硬く、エネルギーが高くなるに従ってそのコントラストは上がり、20 keV では銀河団ガスの10倍の強度に達する。 私の較正結果を元にデータ解析を行い、20 keV までのスペクトルを作った。これにより、巨大 BH の 6.4 keV 帯域で見られる蛍光鉄X線放射の起源、すなわち巨大 BH のX線放射を吸収して再放射する周辺物質はどこに、どれくらいの見込み角であるか？という設問に切り込める。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

軌道上で得た観測データを十分に使って、SXS 装置の性能較正を行ない、学会発表を行った。しかし、本研究目的の一つである円盤風をもつ BH 天体の観測については、「ひとみ」衛星が１ヶ月で観測中止になってしまったため、計画していた観測は行われなかったが、唯一得られた BH 天体のデータを用い研究を進めている。

今後の研究の推進方策

現在、日本をはじめ世界中のＸ線観測の研究者たちと協力して、Ｘ線天文衛星のリカバリーミッションに向けた準備をしている最中である。産休・育休後、このプロジェクトに参加し、搭載装置を再開発し打ち上げるべく、研究を進める。

研究成果

• [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Collaboration; Seta, Hiromi(159番目); et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 535 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1038/nature18627
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The ASTRO-H (Hitomi) x-ray astronomy satellite (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Tadayuki; Seta, Hiromi(203番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 17 pp
  • DOI: 10.1117/12.2232379
  • 国際共著
• [雑誌論文] The Astro-H high resolution soft x-ray spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kelley, Richard L.; Seta, Hiromi(43番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 17 pp
  • DOI: 10.1117/12.2232509
  • 国際共著
• [雑誌論文] In-flight performance of the Soft X-ray Spectrometer detector system on Astro-H (2016)
  • 著者名/発表者名: Porter, Frederick S.; Seta, Hiromi(13番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 14 pp
  • DOI: 10.1117/12.2232799
  • 国際共著
• [雑誌論文] In-orbit operation of the ASTRO-H SXS (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsujimoto, Masahiro; Seta, Hiromi(37番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 10 pp
  • DOI: 10.1117/12.2231784
  • 国際共著
• [雑誌論文] Performance of the helium dewar and cryocoolers of ASTRO-H SXS (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, Ryuichi; Seta, Hiromi(18番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 11 pp
  • DOI: 10.1117/12.2232933
  • 国際共著
• [雑誌論文] In-flight performance of pulse processing system of the ASTRO-H soft x-ray spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishisaki, Y., Yamada, S., Seta, H., Tashiro, M. S., Takeda, S., Terada, Y., Kato, Y., Tsujimoto, M., Koyama, S., MItsuda, K., Sawada, M., Boyce, K. R., Chiao, M. P., Watanabe, T., Leutenegger, M A., Eckart, M E., Porter, F. S., Kilbourne, C A., Kelley, R L.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 11 pp
  • DOI: 10.1117/12.2234222
  • 国際共著
• [雑誌論文] In-flight verification of the calibration and performance of the ASTRO-H (Hitomi) Soft X-Ray Spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Leutenegger, Maurice A.; Seta, Hiromi(35番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 12 pp
  • DOI: 10.1117/12.2234230
  • 国際共著
• [雑誌論文] Ground calibration of the Astro-H (Hitomi) soft x-ray spectrometer (2016)
  • 著者名/発表者名: Eckart, M. E; Seta, H.(18番目); et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 9905 ページ: 23 pp
  • DOI: 10.1117/12.2233053
  • 国際共著
• [学会発表] 「ひとみ (ASTRO-H)」搭載 SXS の高エネルギー帯域スペクトルの較正 (2016)
  • 著者名/発表者名: 瀬田裕美, 石崎欣尚, 江副祐一郎, 山田真也(首都大学東京), 辻本匡弘, 前田良知, 小山志勇, 山崎典子, 満田和久(ISAS/JAXA), 藤本龍一(金沢大), 澤田真理(青山学院大), 佐藤浩介(東京理科大), 北本俊二, 星野晶夫(立教大), 田代信(埼玉大), 野田博文(東北大), R. L. Kelley (NASA/GSFC),他「ひとみ」 SXS チーム
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学 (愛媛県松山市)
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16