高温宇宙の構造理解のためのX線マイクロカロリメータカメラの開発

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20840051
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 竹井 洋 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教 (30509857)
• キーワード: X線天文学 / 中高温銀河間物質 / マイクロカロリメータ / SQUID / X線精密分光 / すざく / ダークバリオン / 銀河団

研究概要

カロリメータカメラ用の信号多重化回路に関して大きな前進を遂げた。極低温4Kで用いるSQUID電流計はフィードバックを用いて動作させることが必要である。信号多重化の際にはカロリメータからの信号は変調されており、MHzに達する信号帯域を持つ。SQUIDフィードバック回路は、このMHzの信号を安定に読み出す必要があるが、低温部と室温部を結ぶ配線による位相の遅れが多重化における困難であった。我々は室温でいったん信号を復調し、位相の遅れを補償することでこの困難を克服する回路を提案し、開発を行った。そして、実際にSQUIDと組み合わせて駆動実験を行い、この原理が設計通りに働くことを実験で示した。これまでは400kHz程度でしか行えなかった変調の帯域を2MHzまで拡大することができた。ループゲイン、ノイズレベル共に設計通りであった。これにより、4素子程度しか可能でなかった多重化を20素子まで多重化できる目処がたった。
X線観測による銀河間の未観測のバリオンの観測においては、「すざく」衛星を用いた観測を増やし研究を続けている。未観測のバリオンの正体は中高温銀河間物質だと考えられ、赤方偏移した高階電離の酸素輝線を捉えることがその存在を証明する確固たる証拠となる。我々は中高温銀河間物質の密度が大きいと考えられる銀河団周辺部に注目して探査を行っている。具体的には銀河団A2142、Shapley超銀河団の観測、解析を行った。有意な酸素輝線は検出されていないが、輝線強度に制限をつけることができた。Shapley超銀河団には酸素輝線でなく連続成分としての放射の存在が示唆され、その有意性や起源について考察を現在行っている。

研究成果

• [雑誌論文] The Nature of Unresolved Soft X-ray Emission from the Galactic Disk (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Masui, K. Mitsuda, N. Y. Yamasaki, Y. Takei, S. Kimura, T. Yoshino, D. McCammon
  • 雑誌名: PASJ : Publication of the Astronomical Society of Japan 61 ページ: S115-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suzaku Observations of the Cluster of Galaxies Abell 2052 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tamura, K. Mitsuda, Y. Takei, N. Y. Yamasaki, A. Itoh, K. Hayashida, J. P. Henry, H. Kunieda, K. Makishima, T. Ohashi
  • 雑誌名: PASJ : Publication of the Astronomical Society of Japan 60 ページ: 695-706
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Lack of Strong O-Line Excess in the Coma Cluster Outskirts from Suzaku (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoh Takei, Eric D. Miller, Joel Bregman, Shunsuke Kimura, Takaya Ohashi, Kazuhisa Mitsuda, Takayuki Tamura, Noriko Yamasaki, Ryuichi Fujimoto
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 680 ページ: 1049-1052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of high count-rate digital processing system with SpaceWire for TES-calorimeter array (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hagihara, K. Mitsuda, N. Y. Yamasaki, M. Nomachi, M. Kokubun, Y. Takei, T. Yuasa, H. Odaka
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 151 ページ: 997-1002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance measurement of the 8-input SQUIDs for TES frequency domain multiplexing (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kimura, K. Masui, Y. Takei, K. Mitsuda, N. Y. Yamasaki, R. Fujimoto, T. Morooka, S. Nakayama
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 151 ページ: 946-951
  • 査読あり
• [雑誌論文] EURECA European-Japanese microcalorimeter array (2008)
  • 著者名/発表者名: P. de Korte, 他33名, Y. Takei, 他3名
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 151 ページ: 733-739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a High-Performance Ti/Au TES Microcalorimeter with a Central Cu Absorber (2008)
  • 著者名/発表者名: Takei, Y.;Gottardi, L.;Hoevers, H. F. C.;de Korte, P. A. J.;van der Kuur, J.;Bidder, M. L.;Bruijn, M. P.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 151 ページ: 161-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterisation of a TES-Based X-ray Microcalorimeter in the Energy Range from 150 to 1800eV Using an Adiabatic Demagnetisation Refrigerator (2008)
  • 著者名/発表者名: Gottardi, L.;Takei, Y.;van der Kuur, J.;de Korte, P. A. J.;Hoevers, H. F. C.;Boersma, D.;Bruijn, M.;Mels, W.;Ridder, M. L.;Takken, D.;van Weers, H.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 151 ページ: 106-111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative Study of TiAu-Based TES Microcalorimeters with Different Geometries (2008)
  • 著者名/発表者名: Hoevers, H. F. C.;Bruijn, M. P.;Dirks, B. P. F.;Gottardi, L.;de Korte, P. A. J.;van der Kuur, J.;Popescu, A. M.;Ridder, M. L.;Takei, Y.;Takken, D. H. J.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 151 ページ: 94-99
  • 査読あり
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載マイクロカロリメータSXSの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹井洋, 他19名
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] ASTRO-H衛星搭載マイクロカロリメータSXSの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹井洋, 他19名
  • 学会等名: 日本天文学会2009年春期年会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27