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2016 年度 実績報告書

重力波天体の即時精密X線分光観測に向けた基盤構築

公募研究

研究領域重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開
研究課題/領域番号 15H00785
研究機関首都大学東京

研究代表者

山田 真也  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (40612073)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードX線天文学 / X線検出器
研究実績の概要

宇宙突発現象を理解するため、X線精密分光によるフォローアップを行い、源の情報を得るのが有効である。そのため、既存の計画(DIOS衛星)を用いた概念設計を行こなった。現在の宇宙に存在する通常物質の半分以上が、温度約100万度で低密度の中高温銀河間物質として宇宙の大構造に沿って分布すると考えられるが、大部分が未検出でダークバリオンと呼ばれている。赤方偏移した酸素の輝線を分光で探査するDIOS衛星で、2020年ごろに調査する予定であった。そこで、精密分光と高速姿勢変更の両方の実現に向けた研究を行った。一つ目は、ASTRO-H衛星のカロリーメータを用いた精密分光観測の宇宙実証。これは実際に宇宙での半導体カロリメータの動作実証と、50mKまで冷却するシステムの軌道上の動作確認まで至った。ただし、運用は1ヶ月で終了したため、精密分光の即時観測の実証までは至らなかった。2つ目は、DIOS衛星による重力波源の系統観測に向けたファスト-リポインティング機能の設計として、様々な通信方法を検討した。地上局を用いる場合の設置コストなどを考えると、今度は主流となるであろう宇宙間通信が最も低コストで、突発天体のアップ/ダウンリンクを達成できる可能性が高いことがわかった。現在運用中のイリジウム衛星を用いた場合、数時間に数回の頻度で通信ができることから、突発現象が発見されてから、数時間で衛星に信号を送れることができる。技術的には、米国や、日本でもイリジウム衛星を用いた通信の実証試験を始めている。低軌道地球周回衛星の枠組みは、2020-2030年代に桁で増強される見通しのため、今後も宇宙間通信方式が主流になるであろう。他、基礎となる超電導検出器のレート耐性も実験的に調べた。DIOS計画は、衛星規模を拡大し、より細かな空間構造まで見れる計画として再定義する見込みであり、本結果は重要なインプットとなる。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Hitomi constraints on the 3.5 keV line in the Perseus galaxy cluster2017

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      ApJ

      巻: 837 ページ: 0-15

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aa61f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Beamline Test of a Transition-Edge-Sensor Spectrometer in Preparation for Kaonic-Atom Measurements, HEATES Collaboration2017

    • 著者名/発表者名
      HEATES Collaboration
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 27 ページ: 0-5

    • DOI

      10.1109/TASC.2016.2646374

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The quiescent intracluster medium in the core of the Perseus cluster2016

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Collaboration
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 535 ページ: 117-121

    • DOI

      10.1038/nature18627

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First application of superconducting transition-edge sensor microcalorimeters to hadronic atom2016

    • 著者名/発表者名
      HEATES Collaboration
    • 雑誌名

      Prog Theor Exp Phys

      巻: 9 ページ: 0-9

    • DOI

      10.1093/ptep/ptw130

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超伝導 TES カロリメータを用いた K 中間子原子 X 線の精密分光プロジェクト(3-1)2017

    • 著者名/発表者名
      山田真也
    • 学会等名
      日本天文学会2017年春季年会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-18
  • [学会発表] Astro-H/Hitomi衛星の状況報告とその後2017

    • 著者名/発表者名
      山田真也
    • 学会等名
      ブラックホール降着流ミニワークショップ
    • 発表場所
      千葉大学
    • 年月日
      2017-03-08 – 2017-03-08
  • [学会発表] A future X-ray mission to survey missing baryons2016

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yamada
    • 学会等名
      Annual Symposium 2016 on "New Developments in Astrophysics Through Multi-Messenger Observations of Gravitational Wave Sources"
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-12-27 – 2016-12-29

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公開日: 2018-01-16  

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