終端衝撃波のＸ線撮像分光による銀河系内最強加速器「カニ星雲」の加速機構の解明

利用终端冲击波的X射线成像光谱阐明银河系最强加速器蟹状星云的加速机制

• 批准号: 21H01095
• 负责人: 森 浩二
• 金额: $ 10.82万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01095/
• 关键词: カニ星雲; 電磁流体加速; Ｘ線CMOS検出器; Ｘ線CCD; パルサー星雲; 加速; X線CMOS検出器

本研究の主要観測対象であるカニ星雲の形態の時間変動について、昨年度に引き続き調査をおこなった。我々は以前に、month 以下のタイムスケールでの変動は示しており、ここでは year から decade のタイムスケールで変動する構造に着目している。このタイムスケールで最も目を引く変動は南側のジェットである。昨年度の調査で約15年でジェットが30秒角ほど延伸したことがわかったが、これに2022年度の観測結果を加えた結果、2010年頃から2022年にかけて、ジェットの折れ曲がりの位置が大きく変化しておらず、フィラメントとの相互作用によってジェットが同じ位置で曲がり続けている可能性があることを示した。これらの結果は、国内の研究会で報告をおこなった。分光解析に向けては、2023年打ち上げの XRISM 衛星搭載のX線CCDにも応用されているモンテカルロ法を用いたシミュレータをベースに、Chandra 衛星搭載のX線CCDであるACISのX線応答を模擬するシミュレータ構築を進めた。点源観測については、パイルアップによる応答の変化を定量的に再現することに成功した。一方で、X線イベントの電荷分布のエネルギー依存性は完全に再現できておらず、広がった天体への適用に限界があることもわかった。Ｘ線 CMOS 検出器の開発については、現在のセンサーに用いている PDD 構造の最終的なウェルの不純物濃度条件は特定したところである。その過程において、分光性能のウェルの不純物濃度依存性を調査した。定性的にはウェルの不純物濃度によるノード容量の変化が、分光性能に最も影響を与えていることがわかった。また、この新しい PDD 構造を持ち、前回の素子の問題点を修正した大型素子の評価もおこなった。これらの結果も、学会・研究会で報告した。さらに、この研究において新たに考案したセンサ構造を特許出願した。

继去年之后，我们继续研究本次研究的主要观测对象蟹状星云形态的时间变化。我们之前已经展示了几个月或更短时间尺度上的波动，这里我们重点关注在几年到几十年时间尺度上波动的结构。这个时间尺度上最引人注目的变化是南方急流。去年的调查发现，喷流在大约15年的时间里拉伸了大约30角秒，但当我们将2022年的观测结果添加到此中时，我们发现喷流弯曲的位置从2010年左右到2022年发生了显着变化他们表明，由于与灯丝的相互作用，射流可能会在同一位置继续弯曲。这些结果是由国内一个研究小组报告的。对于光谱分析，我们将基于使用蒙特卡罗方法的模拟器来模拟钱德拉卫星上的 X 射线 CCD ACIS 的 X 射线响应，该方法也适用于钱德拉卫星上的 X 射线 CCD。 XRISM 卫星，将于 2023 年发射。我们开始为此目的构建一个模拟器。关于点源观测，我们成功地定量再现了由于堆积而引起的响应变化。另一方面，人们发现X射线事件的电荷分布的能量依赖性无法完全再现，并且其在广泛的天文物体中的应用受到限制。关于X射线CMOS探测器的开发，我们已经确定了电流传感器中使用的PDD结构的最终阱杂质浓度条件。在此过程中，我们研究了光谱性能对井中杂质浓度的依赖性。定性地发现，由于井中杂质浓度引起的节点电容变化对光谱性能影响最大。我们还评估了具有这种新 PDD 结构的大型设备，并纠正了之前设备的问题。这些结果也在学术会议和研究会议上进行了报告。此外，我们还为本研究中新设计的传感器结构申请了专利。

项目成果

SOI 技術を用いた新型X線撮像分光器の開発48 : PDD 構造におけるリーク電流の原因特定とその解決手法

采用SOI技术开发新型X射线成像光谱仪48：PDD结构漏电流原因识别及解决方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 行元雅貴;森浩二他
• 通讯作者: 森浩二他

A hard X-ray complement to Athena: The prospect of hard X-ray astronomy in the 2030s and the FORCE mission

硬X射线对雅典娜的补充：2030年代硬X射线天文学的前景和FORCE任务

• 发表时间: 2022
• 作者: Ann Hornschemeier;Koji Mori;et al.
• 通讯作者: et al.

Proton radiation hardness of x-ray SOI pixel sensors with pinned depleted diode structure

具有钉扎耗尽二极管结构的 X 射线 SOI 像素传感器的质子辐射硬度

• DOI: 10.1117/1.jatis.7.3.036001
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems
• 作者: Hayashida Mitsuki;Hagino Kouichi;Kohmura Takayoshi;Kitajima Masatoshi;Yarita Keigo;Oono Kenji;Negishi Kousuke;Tsuru Takeshi G.;Tanaka Takaaki;Uchida Hiroyuki;Kayama Kazuho;Kodama Ryota;Mori Koji;Takeda Ayaki;Nishioka Yusuke;Hida Takahiro;Yukumoto Masataka
• 通讯作者: Yukumoto Masataka

軟Ｘ線から硬Ｘ線の広帯域を高感度で撮像分光する衛星計画 FORCE の現状 (14)

FORCE 的现状，这是一个用于从软 X 射线到硬 X 射线的宽带高灵敏度成像和光谱学的卫星项目 (14)

• 发表时间: 2022
• 作者: Kenji Ishikawa;Takashi Kondo;Hiromasa Tanaka;Masaru Hori;Shinya Toyokuni;Masaaki Mizuno;倉澤真帆;Masato Asai;齋藤隆之;Kotaro Kondo;Takuhiro Fujiie;森浩二他
• 通讯作者: 森浩二他

SOI技術を用いた新型X線撮像分光器の開発 54 : PDD 構造を有する X 線 SOI-CMOS 検出器 XRPIX の TID 効果測定試験

采用SOI技术的新型X射线成像光谱仪的研制54：PDD结构的X射线SOI-CMOS探测器XRPIX的TID效应测量测试

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩切卯月;森浩二他
• 通讯作者: 森浩二他