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。

超新星遗迹（SNR）的X射线观测提供了母星合成的元素组成比等信息，使我们能够研究超新星爆炸机制等重要问题。在解决这些问题时，了解构成 X 射线光谱分析基础的原子物理学非常重要。在此 DC 中，我们将使用衍射光栅对 SNR 进行精确的 X 射线光谱观察，并使用多价离子发生器、电子束离子阱 (EBIT) 进行地面等离子体实验，以构建可供使用的发射线发射模型在X射线信噪比分析中进行。 2021年，我们计划重点进行等离子体实验。一些计划中的实验过程将从明年开始进行，但事情正在按计划进行。该DC计划的等离子体实验的整个过程包括在德国马克斯·普朗克核物理研究所进行设备开发，将设备运输到日本JAXA并启动，以及仅通过EBIT进行设备开发。这些都是性能评估。 、双电子复合反应系数的测量以及同步加速器辐射设施中铁离子跃迁概率的测量。最初计划在 2021 财年仅针对 EBIT 进行实验，但由于冠状病毒和乌克兰的情况，该设备的开发仅完成。 2020年5月，EBIT运抵日本并完成开机工作。由于实验日程的推迟，我们无法将单独的实验结果作为论文发表，但我们已经进行了性能评估，并确认该设备的性能符合预期，并在天文学会会议上进行了口头报告。另外，由于新冠病毒的影响，我无法返回德国进行额外的实验，所以我用旅费购买了修理电子枪所需的聚酰亚胺涂层铜线。