広視野X線分光観測による宇宙大規模プラズマの研究

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26220703
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 大橋 隆哉 首都大学東京, 理学研究科, 客員教授 (70183027)
• 研究分担者: 山崎 典子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (20254146) ; 三石 郁之 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (90725863)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: 銀河間物質 / 銀河団 / Ｘ線分光 / マイクロカロリメータ / Ｘ線望遠鏡

研究実績の概要

宇宙の大規模構造に沿って広がると考えられる温度100万度程度の未検出プラズマ、すなわちダークバリオンの直接観測を行うＸ線天文衛星Super DIOS (Diffuse Intergalactic Oxygen Surveyor)を2030年代初頭に実現することを目指して、Ｘ線マイクロカロリメータ 、冷却系、Ｘ線望遠鏡の開発、およびサイエンスの検討を進めた。世界初のマイクロカロリメータと冷却系を搭載し、2016年に約1ヶ月稼働したＸ線天文衛星ASTRO-H (「ひとみ」: 本研究代表者がプロジェクトサイエンティスト)について、衛星全体を紹介する論文が2018年度JATISに出版された。さらに将来へ向けて多素子のTES型カロリメータの開発を進めたほか、NIST製の素子を用いた地上試験によりTESカロリメータの実用化への道を広げた。製作方法ではTESを高い集積度で駆動するために積層配線という新たな製作技術に目処をつけ、地上実験はJ-PARCにおけるK中間子Heの特性Ｘ線を高精度で決める実験、SPring-8におけるＸ線吸収構造XANESによる物質分析の実験などを行い、よい成果を得ることができた。また、オランダSRONのTESアレイと組み合わせることで、GHz帯での40画素同時多重化読み出しによってエネルギー分解能3.3 eVを得た。軽量のＸ線望遠鏡の開発では、サブナノの表面粗さと15 秒角程度の角度分解能 (小片平板、1 回反射) という成果を得た。また広視野Ｘ線分光による銀河・銀河団の新たなサイエンスの検討を進め、2019年度にはJAXA宇宙研によって、将来衛星をめざしたリサーチグループ (代表：佐藤浩介) を新たに立ち上げることが認められた。

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

• [国際共同研究] NASA ゴダード宇宙飛行センター/メリーランド大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA ゴダード宇宙飛行センター/メリーランド大学
• [国際共同研究] SRON(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: SRON
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ケンブリッジ大学
• [雑誌論文] Investigation of Large Coupling Between TES X-Ray Microcalorimeter and Microwave Multiplexer Based on Microstrip SQUID (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Yuki、Hirayama Fuminori、Kohjiro Satoshi、Yamamori Hirotake、Nagasawa Shuichi、Sato Akira、Yamasaki Noriko Y.、Mitsuda Kazuhisa
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 巻: 29 ページ: 1～5
  • DOI: 10.1109/TASC.2019.2905688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Super DIOS: Future X-ray Spectroscopic Mission to Search for Dark Baryons (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada S.、the DIOS team、Ohashi T.、Ishisaki Y.、Ezoe Y.、Ichinohe Y.、et al.
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 193 ページ: 1016～1023
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s10909-018-1918-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inorbit performance of the Hard X-ray Telescope (HXT) on board the Hitomi (ASTRO-H) satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Hironori、Awaki Hisamitsu、Ishida Manabu、Furuzawa Akihiro、Yamauchi Shigeo、Maeda Yoshitomo、Mitsuishi Ikuyuki、Haba Yoshito、Hayashi Takayuki、Iizuka Ryo
  • 雑誌名: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems 巻: 4 ページ: 1～1
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.1.011212
  • 査読あり
• [学会発表] Microwave Multiplexing Based on SQUIDs Directly Coupled to Resonators with a View to Simultaneous Readout of 80 TES X-ray Microcalorimeters (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakashima, F. Hirayama, S. Kohjiro, H. Yamamori, S. Nagasawa, A. Sato, N. Y. Yamasaki, K. Mitsuda, K. Nagayoshi, H. Akamatsu, J. R. Gao, J. W. den Herder
  • 学会等名: 8th Low Temperature Detectors (LTD18)
  • 国際学会
• [学会発表] Super DIOS Mission (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Ohashi
  • 学会等名: IAU General Assembly
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] X 線マイクロカロリメータが拓く宇宙の新しい窓 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎典子
  • 学会等名: 日本学術振興会 146 委員会
• [備考] Experimental Astrophysics Laboratory in TMU
  • URL: http://www-x.phys.se.tmu.ac.jp/home/wp/