宇宙X線観測と地上プラズマ実験で切り拓く超新星残骸の精密分光

宇宙 X 射线观测和地面等离子体实验开创了超新星遗迹的精确光谱分析

• 批准号: 21J14908
• 负责人: 天野 雄輝
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto 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-21J14908/
• 关键词: 超新星残骸; X線天文学; XRISM; プラズマ実験

超新星残骸（SNR）のX線観測から、親星が合成した元素の組成比などの情報が得られ、超新星の爆発機構といった重要問題に迫ることができる。こうした問題に迫る上で重要なのは、X線スペクトル解析の基礎となる、原子物理への理解である。本DCでは、回折格子によるSNRのX線精密分光観測と多価イオン生成装置 Electron Beam Ion Trap (EBIT)を用いた地上プラズマ実験を組み合わせ、SNRのX線解析に使用する輝線放射モデルの構築を行う。令和3年度はプラズマ実験に集中的に取り組む予定だった。予定していた実験工程の一部を来年度以降に行うことになったが、概ね想定通りに進んでいる。本DCで予定していた、プラズマ実験の全工程は、ドイツのマックスプランク核物理学研究所での装置の開発、日本のJAXAへの装置の輸送と立ち上げ、EBIT単体での実験による装置の性能評価と二電子性再結合の反応係数の測定、放射光施設での鉄イオンの遷移確率測定である。当初はこの内のEBIT単体での実験までを令和3年度に行う予定であったが、コロナウイルスやウクライナの情勢の影響で装置の開発の達成にとどまった。令和4年度の5月にEBITは日本に輸送され、立ち上げ作業が完了した。実験の日程が後ろにずれ込んだ影響により、単体での実験成果は論文として公開するところまでは行かなかったが、性能評価は行っており、装置が想定通りの性能を出すことを確認し、日本天文学会で口頭発表を行った。また、コロナウイルスの影響により、追加実験のためのドイツへの再渡航が行えなかったので、その分の旅費は電子銃の修理に必要なカプトン被覆銅線の購入にあてた。

超新星残留物（SNR）的X射线观察提供了信息，例如由母星合成的元素的组成比，并可以探索重要问题，例如超新星爆炸机制。为了解决这些问题，关键是对原子物理学的理解，这是X射线光谱分析的基础。该DC使用衍射光栅与地面等离子体实验结合了SNR的X射线光谱，使用电子束离子陷阱（EBIT）（一种多芯离子发电机）来构建用于SNR X射线分析的发射辐射模型。在2021年，我们计划专注于等离子体实验。一些计划的实验过程将从明年开始进行，但该过程通常是预期的。 The entire process of the plasma experiment planned for this DC will involve developing the device at the Max Planck Institute for Nuclear Physics in Germany, transporting and launching the device to JAXA in Japan, assessing the device's performance using an experiment using EBIT alone, measuring the reaction coefficients of dielectronic recombination, and measuring the probability of transition of iron ions at a synchrotron radiation facility.最初，该公司计划在2021年单独对EBIT进行实验，但由于冠状病毒的影响以及乌克兰的局势，该公司仅实现了该设备的开发。 2022年5月，EBIT被运送到日本，发布工作完成。由于实验时间表向后移动的影响，实验的结果本身并未公开作为论文，而是进行了绩效评估，并且在确认该设备能够达到预期的绩效之后，它在日本天文学社会上进行了口头介绍。此外，由于冠状病毒的影响，我们无法再次前往德国进行其他实验，因此旅行费用被用于购买卡普顿涂层的铜线，这是维修电子枪所必需的。