活動銀河核のX線分光観測による中心構造の解明

通过X射线光谱观测阐明活动星系核的中心结构

• 批准号: 04J02203
• 负责人: 江副 祐一郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J02203/
• 关键词: X線天文学; 活動銀河中心核; X線カロリメータ; 軽量X線光学系; MEMS技術

本研究の目的は平成17年度に宇宙航空研究開発機構宇宙科字研究本部によって打ち上けられた日本の科学衛星「すざく」に搭載された世界初のX線マイクロカロリメータXRSを用いて、巨大ブラックホールの空間構造を観測することであった。XRSを用い、ブラックホールに落ち込む物質が解放する重力エネルギーによって高温に熱せられた物質からの輝線成分とより中心のBH付近から強く放射されていると考えられる連続成分とのタイムラグを観測することで物質の分布を極めて正確に決めることができると期待された。しかし「すざく」衛星は軌道投入は無事成功したものの、XRSの冷媒である液体ヘリウムが消失したことによって、XRSが使用不可能になってしまった。そこで私はこの無念を晴らすべく、より高感度のカロリメータ検出器系の構築を、次世代X線観測衛星を目指し行って来た。私は昨年度より産総研および生産研の装置を共同で使用させて頂くことにより、TES温度計を用いたマイクロカロリメータのインハウス製作を行って来た。昨年度はインハウス化を済ませ5.9keVでのエネルギー分解能〜60eV(ベースライン〜7eV)のカロリメータを製作した。ここでベースラインとはノイズで決まる原理的に到達可能な分解能であり、実際の分解能との差はTES温度計で吸収されたX線イベントの場所依存性のためと考えられた。そこで、今年度私は大学院生らと協力し、初の金吸収体付きインハウスカロリメータを製作し、5.9keVでのエネルギー分解能4.8eV(ベースライン4.2eV)を達成した。この分解能は非分散系のX線検出器としては私の知る限り日本最高レベルと考えられる。同時にカロリメータ用の光学系として独自に開発をすすめてきた超軽量X線光学系の開発を行った。昨年度までに私は半導体微細加工技術の一つシリコンの異方性エッチングを使ってX線反射鏡を安価にしかも軽量に製作できることを世界で初めて実証した(発表(1)-2)。本年度私は大学院生と共に、初の一段型集光系の開発を行い、宇宙研の30mX線ビームラインにてファーストライトイメージを取得することに成功した。これは原理的にこの方法でX線光学系を構築できることを実証するものであり、従来よりも一桁以上軽量にX線を開発できることを示したことになる。本研究は2年連続で光学系最大の国際学会の一つSPIEの口頭発表に選ばれ、さらに多くのSPIE発表論文の中からSPIE Newsroomに招待され論文が掲載された。また、MEMSの最大の国際学会の一つTransducersにおいてもLate News論文に採択された。こうした装置開発と平行して、私は「すざく」衛星を用いた彗星のデータ解析やChandra衛星を用いた大質量星形成領域の解析を進め論文にまとめた(発表(1)-1)。

这项研究的目的是使用世界上第一个X射线微量正确量化XRS观察一个巨大的黑洞的空间结构，该XRS安装在日本科学卫星“ Suzaku”上，日本航空航天勘探机构在2005年的总部可以通过XRS的分配来确定一定的分布，这是日本科学卫星“ Suzaku”，这是由日本航空航天勘探机构在2005年进行了极为准确的范围来启动的。材料通过掉入黑洞的材料释放的重力加热至高温，并且被认为从中心BH辐射得更强的连续成分。但是，尽管苏扎卫星成功地成功进入轨道，但由于液体氦气（XR​​S的制冷剂）消失，XRS无法使用。因此，为了清除这种遗憾，我一直在努力建立一个更敏感的量热探测器系统，旨在成为下一代X射线观察卫星。自去年以来，我一直在使用TES温度计的内部生产微钙化器内部生产，并共同使用AIST和制造商。去年，我们完成了内部操作，并创建了一个量热仪，其能量分辨率高达60 eV（基线至7 ev），在5.9 keV。在这里，基线是由噪声确定的原则分辨率，分辨率和实际分辨率之间的差异被认为是由于TES温度计吸收的X射线事件的位置依赖性。因此，今年我与研究生一起使用Gold Pabsorber创建了我的第一座内部热量表，在5.9KeV上实现了4.8ev（基线4.2EV）的能源分辨率。据我所知，该决议被认为是日本的最高水平。同时，我们开发了一种超轻质X射线光学系统，该系统已独立开发为量热计的光学系统。到去年，我在世界上首次证明了X射线反射器可以使用硅的各向异性蚀刻来廉价，轻轻地制造，这是一种半导体微型制作技术（介绍（1）-2）。今年，我与研究生合作开发了我的第一个单阶段光冷凝系统，并在太空学院的30m X射线梁线上成功地获取了第一张灯光图像。这表明可以原则上使用此方法构建X射线光学系统，表明可以比以前轻的数量级开发X射线。这项研究被选为SPIE的口头介绍，SPIE连续第二年是光学系统中最大的国际会议之一，在更多SPIE论文中，该论文被邀请到SPIE新闻编辑室发表。它也被接受为MEMS最大的国际学术会议之一TrondDucers的后期新闻报纸。与这些设备的开发同时，我开始使用suzaku卫星分析彗星数据，并使用Chandra卫星对大型恒星形成区域进行分析（演示（1）-1）。

项目成果

The X-Ray Observatory Suzaku

• DOI: 10.1093/pasj/59.sp1.s1
• 发表时间: 2007-01
• 期刊: Publications of the Astronomical Society of Japan
• 影响因子: 2.3
• 作者: K. Mitsuda;M. Bautz;Hajime Inoue;Rich Kelley;K. Koyama;H. Kunieda;K. Makishima;Y. Ogawara

Research and developement of MEMS x-ray optics

MEMS X射线光学器件的研发

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the SPIE 5900
• 作者: Koshiishi;Ezoe;et al.;Ezoe et al.;Ezoe et al.
• 通讯作者: Ezoe et al.

A Michromachined X-ray Collector For Space Astronomy

用于空间天文学的微机械 X 射线收集器

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of Transducers'07 (Late News) (In press)
• 作者: Ezoe;et al.
• 通讯作者: et al.

Micropore X-ray optics using an isotropic wet etching of (110) silicon wafers

使用 (110) 硅片各向同性湿法蚀刻的微孔 X 射线光学器件

• 发表时间: 2006
• 期刊: Applied Optics 45
• 作者: Ezoe;et al.
• 通讯作者: et al.

Silicon Micro-pore X-ray Optics

硅微孔 X 射线光学器件

• 发表时间: 2007
• 期刊: NIM-A (In press)
• 作者: Ezoe;et al.
• 通讯作者: et al.