超軽量・広視野・高角度分解能望遠鏡による大質量星形成領域の広がったX線放射の解明

使用超轻、宽视场和高角分辨率望远镜阐明大质量恒星形成区域广泛的 X 射线发射

• 批准号: 21J12023
• 负责人: 福島 碧都
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12023/
• 关键词: X線天文学; 大質量星形成領域; 広がったX線放射; マイクロマシン技術; 軽量X線望遠鏡; 広視野X線望遠鏡; 高温プラズマ; 粒子加速; MEMS

本研究の目的は、X線観測を介した大質量星周辺環境の理解である。太陽の10-数百倍の質量を持つ「大質量星」は銀河進化に欠かせない重要天体として知られる。大質量星が活発に誕生する星形成領域では空間的に広がったX線放射がしばしば観測され、高エネルギーの星間現象を探る手がかりとして期待できる。本研究ではこの放射の根本的理解のために (1) 広視野・高感度で放射を捉える次世代型の軽量望遠鏡の開発を進めつつ、(2) 既存のX線天文衛星のデータを解析することで放射の起源や基礎物理の解明を目指している。望遠鏡はマイクロマシン技術を用いることで超小型衛星に搭載できるほど小型・軽量でありながら、広がった放射に日本の大型衛星「すざく」に匹敵する感度を実現できる。従来課題であった結像性能はX線反射鏡面の形状改善により、宇宙実証機であり2025年までの打ち上げを目指す超小型衛星 GEO-X の要求を達成し、加熱処理の長時間化により将来探査に必要な性能が得られる見込みを得た。打ち上げに向けては、製作プロセスや組み立て部品の微調整を行い、宇宙実証に向けた最終局面を迎えつつある。衛星データ解析では、2000年代初頭から現在までに「すざく」や Chandra 等で観測されてきた広がった放射と星団の性質を系統的に調査し、放射のスペクトルや表面輝度等の基本的な性質が大質量星自身よりむしろ星間物質に強く依存する結果を得た。これは従来議論されてきた広がったプラズマの温度の違いや、熱的/非熱的といった違いを統一的な描像で説明する可能性を含む。本研究成果は査読付き論文や博士論文として発表を行った。

这项研究的目的是通过X射线观测了解大质量恒星周围的环境。质量为太阳10至数百倍的“大质量恒星”被认为是星系演化所必需的重要天体。空间扩散的X射线辐射经常在大质量恒星活跃诞生的恒星形成区域中观察到，有望为探索高能星际现象提供线索。为了从根本上了解这种辐射，本研究旨在（1）开发一种能够以宽视场和高灵敏度捕获辐射的下一代轻型望远镜，以及（2）分析现有X射线天文卫星的数据。这样做的目的是阐明辐射的起源和基本物理学。通过使用微机械技术，该望远镜体积小、重量轻，足以安装在微型卫星上，但在扩散辐射方面的灵敏度可与日本大型卫星朱雀相媲美。过去一直存在的成像性能问题，通过改进X射线反射镜表面的形状来实现，以满足微型卫星GEO-X的要求，该卫星是空间演示飞行器，计划于2017年发射。 2025年，预计将获得勘探所需的性能。为了准备发射，制造工艺和组装部件正在微调，太空演示的最后阶段即将到来。卫星数据分析系统地研究了朱雀、钱德拉等从2000年代初到现在观测到的星团的扩散辐射和特性，研究了辐射光谱和表面亮度等基本特性，得到了强烈依赖于星际的结果。介质上而不是大质量恒星本身。这包括在统一的图像中解释传统讨论的扩散等离子体温度差异以及热和非热之间差异的可能性。这项研究的结果以同行评审论文和博士论文的形式发表。

项目成果

Pt-coated Si X-ray optics with plasma atomic layer deposition for GEO-X mission

用于 GEO-X 任务的具有等离子体原子层沉积的 Pt 涂层 Si X 射线光学器件

• 发表时间: 2022
• 作者: Masaki Numazawa; Daiki Ishi; Aoto Fukushima; Yuichiro Ezoe; Kumi Ishikawa; Sae Sakuda; Tomoki Uchino; Ayata Inagaki; Hiromi Morishita; Yoko Ueda; Takatoshi Murakawa; Yukine Tsuji; Luna Sekiguchi; Kazuhisa Mitsuda
• 通讯作者: Kazuhisa Mitsuda

The GEO-X optical blocking filter

GEO-X 光学阻挡滤光片

• 发表时间: 2022
• 作者: Ikuyuki Mitsuishi; Kazuto Kashiwakura; Yuichiro Ezoe; Kumi Ishikawa; Masaki Numazawa; Sae Sakuda; Daiki Ishi; Aoto Fukushima; Tomoki Uchino; Hiromi Morishita; Yoko Ueda; Ayata Inagaki; Ben Zeiger
• 通讯作者: Ben Zeiger

Smoothing of silicon micropore X-ray optics by thermal annealing

通过热退火平滑硅微孔 X 射线光学器件

• 发表时间: 2021
• 作者: Aoto Fukushima; Yuichiro Ezoe; Kumi Ishikawa; Daiki Ishi; Sae Sakuda; Tomoki Uchino; Ayata Inagaki; Yoko Ueda; Hiromi Morishita; Luna Sekiguchi; Takatoshi Murakawam Yukine Tsuji; Masaki Numazawa; Kazuhisa Mitsuda; Yoshiaki Kanamori
• 通讯作者: Yoshiaki Kanamori

MEMS技術を用いたSchmidt配置Lobster eye光学系の開発

利用MEMS技术开发施密特排列龙虾眼光学系统

• 发表时间: 2021
• 作者: 作田 紗恵; 江副 祐一郎; 石川 久美; 沼澤 正樹; 伊師 大貴; 福島 碧都; 内野 友樹; 稲垣 綾太; 上田 陽功; 森下 弘海; 関口 るな; 辻 雪音; 村川 貴俊; 満田 和久; 金森 義明; 森下 浩平
• 通讯作者: 森下 浩平

The GEO-X optical blocking filter

GEO-X 光学阻挡滤光片

• 发表时间: 2022
• 作者: Ikuyuki Mitsuishi; Kazuto Kashiwakura; Yuichiro Ezoe; Kumi Ishikawa; Masaki Numazawa; Sae Sakuda; Daiki Ishi; Aoto Fukushima; Tomoki Uchino; Hiromi Morishita; Yoko Ueda; Ayata Inagaki; Ben Zeiger
• 通讯作者: Ben Zeiger