研究課題
本研究の目的は、太陽風に含まれる重イオンが地球周辺に薄く広がる中性大気と生じる電荷交換X線の空間分布や時間変化を調べ、宇宙で普遍的な電荷交換反応の理解を深めながら、太陽風に対する磁気圏の振る舞いや流出大気の分布を調べる惑星科学の新たな手段として確立することである。そのために、(1) 探査衛星による月付近からの俯瞰的・広視野観測に向けた独自の超軽量X線望遠鏡の製作と宇宙実証を行い、(2) 既存の衛星データを用いた地球周辺の電荷交換X線の時空間構造モデルを構築する。前者は Si 基板の微細加工技術を用いた独自手法である。私は約 10 名程度の開発チームを主導し、鏡面の平坦化に用いる高温アニールの長時間化、鏡配置に寄与する基板の変形精度の向上、そして反射率向上のための原子層堆積法の開発を行い、全工程において、従来を上回る性能を達成した。関連する成果は主著者として論文を投稿した他、国内外の学会で発表している。後者の衛星データの解析では、「すざく」衛星の約 2000 を超える観測データを自動的に解析するツールを構築・改良し、地球周辺の電荷交換反応に起因すると考えられるイベントを同定しつつ、それらの磁気圏に対する視線方向の依存性や発光効率を定量的に評価した。その結果、発光が異方的に生じている描像が得られ、これを検証するため、欧 XMM-Newton 衛星の全公開データ解析を進めている。同様に関連する成果は主著者として学会発表してきた。
2: おおむね順調に進展している
本研究の目的である、地球周辺の電荷交換X線の発光特性の理解と惑星科学の応用に向けて、(1) 探査衛星に搭載できる独自の超軽量X線望遠鏡の開発と (2) 既存の衛星データを用いた大規模な系統解析を進めてきた。X線望遠鏡の開発においては、超長時間アニール、変形プロセスの最適化、そして原子層堆積法による Pt 膜付を行い、衛星搭載の目標に迫る角度分解能と表面粗さを達成した。特に Pt 膜付の開発は主著者として論文を投稿した他、AXRO 国際会議等で口頭発表している。また形状の良い鏡面を選択的に取り出す化学機械研磨の開発が共著者として Applied Optisc 誌に受理・出版された。さらに音響試験も実施しており、衛星搭載に向けて順調に開発が進んでいる。衛星データの解析においては、「すざく」衛星で得られた全発光イベントのX線強度、太陽活動依存性、太陽フラックスで規格化した発光効率、そして視線方向依存性を定量的に評価した。発光が等方的ではなく、異方的に生じている可能性を突き止め、主著者として地球電磁気・地球惑星圏 (SGEPSS) 学会や天文学会等で口頭発表した。現在投稿論文にまとめている。また「すざく」衛星とは異なる軌道を周回する XMM-Newton 衛星データ解析にも着手しており、3次元発光モデルの構築に向けて着実に進展している。
X線望遠鏡の開発においては、衛星搭載の目標を満たすために各々最適化してきた製作プロセス全てを施した望遠鏡の 1・2段分を完成させ、各段の組み立て試験を実施する。既に組み立て手順の確認やアライメントリングの製作は完了している。X線照射試験で性能評価を行い、必要に応じて、各製作プロセスにフィードバックしつつ、検出器もしくは可視光防護フィルタを組み合わせ、放射線照射試験等の環境試験も適宜実施したい。衛星データの解析においては、「すざく」衛星データの系統解析で得られた結果を投稿論文にまとめる。太陽活動に対する発光頻度の依存性だけでなく、各視線方向の発光効率から地球の超高層大気である外圏密度の議論に踏み込みたい。並行して XMM-Newton 衛星データの解析を進め、最終的に「すざく」衛星と観測時期が重なり、なおかつ同時に発光しているイベントを同定する。既に同時発光イベントを数例見つけており、同様に投稿論文としてまとめつつ、3次元的な地球周辺の電荷交換X線発光モデルの完成に繋げたい。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件)
Applied Optics
巻: 58 ページ: 5240-5247
10.1364/AO.58.005240
