Ｘ線偏光観測に向けた超小型衛星ＣｕｂｅＳａｔの開発

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17J40001
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Research Fellow: 早藤 麻美 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2020-03-31
• Keywords: X線天文学 / X線宇宙物理学 / X線偏光 / TPC

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、超小型衛星 CubeSat を利用し、NASAで進行中 (2021年打ち上げ予定) のX線偏光観測を目的とした衛星プロジェクト (IXPE) と相補的なX線偏光観測を行うことを最終目的としている。IXPE は 2－10 keVの帯域において数十天体の観測を予定しているが、本研究は、フラックスは小さくとも依然として偏光観測の科学的重要度の高い10－30 keVにおいて、単一天体の長時間観測により偏光検出を目指す計画である。前年度までに、小型化したTime Projection Chamber (TPC) 型偏光計を制作した。平成31 (令和元年) 度は、前年度までに制作した軽量TPC偏光計における、高偏光度の放射光を用いた偏光測定能力の検証が目標であった。そこで、高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設 (KEK-PF) おいて、制作した偏光計の性能評価試験を行なった。この偏光計の偏光測定方法は、入射X線の偏光角と偏光度に依存する、X線が光電吸収を受けた際の光電子の放出角分布 (モジュレーションカーブ) を測定することである。放射光を用いた試験内容は、X線の偏光方向に対し検出器を45, -45°に傾け、それぞれの角度でモジュレーションカーブを取得することによる偏光計測定 (エネルギーは16, 14, 12 keV) であった。測定された偏光計の性能を表すモジュレーションファクターは~45%、また無偏光X線に対する角度応答は十分にフラットであることも確認され、将来的な天体観測へ向けて十分な性能を持つことを初めて実証することができた。さらに今回得られた結果は、光電子のイメージ解析方法を詰めることでさらなる向上が見込めると考えている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NASA Goddard Space Flight Center/NASA Marshall Space Flight Center(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: NASA Goddard Space Flight Center/NASA Marshall Space Flight Center
• [Int'l Joint Research] INFN/Pisa/IAPS/Rome(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: INFN/Pisa/IAPS/Rome
• [Journal Article] A convolutional neural network approach for reconstructing polarization information of photoelectric X-ray polarimeters (2019)
  • Author(s): Takao Kitaguchi, Kevin Black, Teruaki Enoto, Asami Hayato, Joanne E.Hill, Wataru B.Iwakiri, Philip Kaaret, Tsunefumi Mizuno, Toru Tamagawa
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 942 Pages: 162389
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.nima.2019.162389
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] シンクロトロン放射光を用いた高エネルギー X 線偏光計の性能評価 (2019)
  • Author(s): 大久保美穂 (東理大・理研), 早藤麻美, 北口貴雄, 玉川 徹 (理研), 周 圓輝, 堤まりな, 内山慶祐, 武田朋志, 吉田勇登 (東理大・理研), 榎戸輝揚 (京都大), 岩切 渉 (中央大), 岸本俊二
  • Organizer: 日本天文学会2019年秋季年会
• [Presentation] X 線偏光観測衛星 IXPE への参加現状 (4) (2019)
  • Author(s): 玉川 徹, 早藤麻美, 北口貴雄 (理研) ほか IXPE 衛星チーム
  • Organizer: 日本天文学会2019年秋季年会
• [Presentation] 機械学習を用いた飛跡画像処理による光電子追跡型X線偏光計の感度向上および IXPE 衛星データへの応用 (2019)
  • Author(s): 北口 貴雄, 玉川 徹, 早藤 麻美 (理研), 岩切 渉 (中央大), 榎戸 輝揚 (京都大), 水野 恒史 (広島大), Niccolo Di Lalla (INFN-Pisa), 2019年9月、熊本大学
  • Organizer: 日本天文学会2019年秋季年会
• [Presentation] A Machine Learning Approach for Reconstructing X-ray Polarization Information Acquired with Micro-pattern Gas Polarimeters (2019)
  • Author(s): Takao Kitaguchi1, Teruaki Enoto2, Asami Hayato1, Wataru Iwakiri3, Toshio Nakano1, Toru Tamagawa1, 1. RIKEN, 2. Kyoto University, 3. Chuo University
  • Organizer: The 6th International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors, MPGD19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Irradiation test with heavy ions of fine-pitch LCP-GEMs for the IXPE satellite mission (2019)
  • Author(s): Keisuke Uchiyama1, Kento Adachi1, Shuichi Gunji3, Asami Hayato2 , Takao Kitaguchi2, Satoshi Kodaira4, Tatehiro Mihara2, Miho Okubo1, Yo Saito3, Toru Tamagawa2, Marina Tsutsumi1, Yuanhui Zhou1, 1 Tokyo Univ. of Science/RIKEN, 2 RIKEN, 3 Yamagata Univ, 4 National Institute of Radiological Sciences
  • Organizer: The 6th International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors, MPGD19
  • Int'l Joint Research