散乱型硬X線偏光度検出器によるかに星雲の偏光度観測

使用散射硬 X 射线偏振探测器观测蟹状星云的偏振

基本信息

批准号：
17030001
负责人：
郡司修一
金额：
$ 3.58万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17030001/
关键词：
硬X線偏光度検出器カニ星雲 PHENEX 気球偏光かに星雲シンチレーター MAPMT

项目摘要

X線/硬X線天文学は、エネルギー、時間、イメージの観測により、大きく発達してきた。しかしながら、偏光の観測は30年前に行われて以来、ほとんど観測が行われていない。特に硬X線領域での観測は大きく立ち後れているのが現状である。それはひとえに検出器開発が困難だからである。しかしながら、偏光観測が実現できれば天体の幾何学的な構造や磁場構造、パルサーやブラックホールのエネルギー輻射メカニズムを研究する上で大いに役立つ。特に硬X線領域での観測であれば、気球での観測が可能であり、非常に安価に実験を行うことができる。そこで我々は硬X線領域に高い感度を持つ偏光度検出器の開発を行った。この検出器をPHENEX(Polarimetry for High ENErgy X rays)と呼ぶ。PHENEXはユニットカウンターと呼ばれる偏光度検出器を複数台並べたものであり、ユニットカウンターは80keVで偏光解析能力53%、検出効率20%と世界最高レベルの性能を持つ検出器である。そして2006年6月に、ユニットカウンターを4台積んだPHENEX検出器を気球に搭載して超新星残骸であるカニ星雲のプレリミナリーな偏光観測を行った。日本時間の5時13分に岩手県三陸町から打ち上げられた検出器は、打ち上げ後2時間半程度で上空37.5kmに到達し、6時間15分のレベルフライトを行った。この間検出器本体は正常に動作したが、残念ながら方向制御のトラブルにより、カニ星雲を正確に追尾することはできなかった。しかし、それでも約1時間のカニ星雲の観測と1時間のバックグランドを実現することができた。観測終了後は検出器を海に落下させて回収を行った。検出器に積まれていたデータを解析したところ、検出器がカニ星雲からの信号を10σ以上で検出していた事が確認できた。また偏光解析を行った結果、統計的には不十分ではあるものの偏光を示すモジュレーションらしきパターンも観測された。今後有効面積を増やし、方向制御をフィックスすれば、カニ星雲やCygnus X-1の偏光観測も十分可能であるという事が分かった。

X射线/硬X射线天文学通过观察到能量，时间和图像来显着发展。但是，由于它是30年前进行的，因此几乎没有观察到。目前的情况是，硬X射线区域的观察远远落后。这仅仅是因为很难开发检测器。但是，如果可以实现极化观测值，则在研究天体的几何结构，磁场结构以及脉冲星和黑洞的能量辐射机制方面将非常有用。尤其是在硬X射线区域观察时，可以在气球中进行观察，并且可以以非常低的成本进行实验。因此，我们在硬X射线区域开发了具有高灵敏度的极化检测器。该检测器称为Phenex（高能X射线的极化法）。 Phenex是一个检测器，其连续排列的多个极化度探测器称为单位计数器，具有80kev，椭圆分析能力为53％，检测效率为20％，使其成为世界上最高的性能。 2006年6月，将一个带有四个单位计数器的Phenex探测器安装在气球上，以对超新星残留物的Crab Nebula进行初步极化观测。该探测器于日本时间上午5:13从Sanriku Town发射到Iwate县，在发射后大约2.5小时，在空中距离空中37.5公里，并花了6个小时15分钟的飞行时间。在此期间，检测器本身正常工作，但不幸的是，由于方向控制问题，无法准确跟踪螃蟹星云。但是，即便如此，我们也能够观察大约一个小时的螃蟹星云并实现一个小时的背景。观察完成后，将检测器掉入海中，并收集了产物。分析堆叠在检测器上的数据时，证实检测器以10σ或更多的方式从蟹状星云中检测到信号。椭圆分析还表明，尽管在统计学上不足，但似乎是调制的模式也被观察到。已经发现，如果有效区域增加并固定了方向对照，则可以观察到蟹状星云和cygnus X-1的极化。