「暗黒加速器」のX線観測と衛星用X線CCDカメラの開発で探る銀河系内宇宙線起源

通过“暗加速器”的X射线观测和卫星X射线CCD相机的发展，探索银河系中宇宙射线的起源

基本信息

批准号：
11J09676
负责人：
藤永貴久
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

宇宙空間には宇宙線という陽子や電子などから構成される粒子が飛び交っている。銀河系内では最大10^<15>電子ボルトまで加速されていると考えられている。近年、超高エネルギー(VHE)ガンマ線観測技術が進歩し、銀河系内で新たな天体が多数発見された。VHEガンマ線は10^<12>電子ボルトより高いエネルギーの粒子から放射されることが知られており、宇宙線加速天体である可能性が示唆される。しかし、VHEガンマ線は陽子、電子いずれからも放射され、その判別は現在のところX線観測が最も有効な手段である。陽子はX線で明るい放射過程がないため、VHEガンマ線以外のエネルギーで暗い「暗黒加速器」が見つかれば陽子加速の証拠を捉えたことになると目され、世界中のX線衛星で追観測が行われている。その一方、「暗黒加速器」は実は年老いたパルサー星雲という電子の加速器で説明ができるという考えもある。VHEガンマ線を担う電子と、X線を担う電子はエネルギーが異なり、X線を出すような高いエネルギーの電子が失われてしまうと「暗黒加速器」としてVHEガンマ線のみで天体が検出されてしまうためである。そこで、本年度は「暗黒加速器」はパルサー星雲と考えて矛盾ないかどうか、パルサー星雲の系統的解析を試みた。その結果、VHEガンマ線とX線の放射領域の違いを考慮すると、観測的に得られた光子スペクトルは各々の領域で電子の最高エネルギーが異なる新たなモデルで説明ができることがわかった。これは、VHEガンマ線を担う電子とX線を担う電子が異なる集団であることを意味しており、X線を担う電子の方が一般的に寿命は短く、「暗黒加速器」は実は年老いたパルサー星雲で説明できる可能性が高まった。この結果は自身の博士論文としてまとめた。さらに、2014年打ち上げ予定のASTRO-H衛星にはX線CCDカメラSXI(Soft X-ray Imager)の開発も行った。SXIは視野が広く、大規模な構造をもつVHEガンマ線天体を一度の観測で捉えられる上、CCDの技術革新により低いエネルギーのX線も検出することが可能となる。本年度は設計・製造された読み出し回路の第一次試作を動作実証と、CCD素子の性能評価を行った昨年度より継続して行った。

宇宙射线是由质子和电子组成的粒子，在太空中飞行。人们认为它在我们的星系内被加速到 10^<15> 电子伏特。近年来，甚高能（VHE）伽马射线观测技术的进步导致在银河系中发现了许多新天体。已知VHE伽马射线是从能量高于10^12电子伏的粒子发射的，这表明它们可能是宇宙射线加速物体。然而，VHE伽马射线是由质子和电子同时发射的，X射线观测是目前区分它们最有效的手段。质子是X射线，不存在明亮的辐射过程，所以如果发现VHE伽马射线以外能量的暗“暗加速器”，就会被认为是质子加速的证据，后续观测将用据说世界各地都有X射线卫星。另一方面，还有一种观点认为，“暗加速器”实际上可以用古老的脉冲星云、电子加速器来解释。负责VHE伽马射线的电子和负责X射线的电子具有不同的能量，如果发射X射线的高能电子丢失，则仅使用VHE伽马射线的天体将被检测为“暗加速器”。因此，今年我们尝试对脉冲星云进行系统分析，看看认为“暗加速器”是脉冲星云是否存在矛盾。结果发现，通过考虑VHE伽马射线和X射线发射区域的差异，观测到的光子光谱可以通过新模型来解释，其中电子的最大能量在每个区域都不同。这意味着负责VHE伽马射线的电子和负责X射线的电子是不同的族群，而负责X射线的电子普遍寿命较短，而“暗加速器”实际上是古老脉冲星的可能性。可以用星云来解释的可能性有所增加。我在博士论文中总结了这些结果。此外，我们还为计划于2014年发射的ASTRO-H卫星开发了X射线CCD相机SXI（软X射线成像仪）。 SXI具有广阔的视场，可以在一次观测中捕获具有大型结构的VHE伽马射线天体，并且得益于CCD的技术创新，它还将能够探测低能X射线。今年，我们继续去年的工作，进行了设计和制造的读出电路的第一个原型，演示了其操作，并评估了 CCD 元件的性能。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

An X-ray Counterpart of HESS J1427-608 Discovered with Suzaku

朱雀发现 HESS J1427-608 的 X 射线对应物

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fujinaga; T.; Mori; K.; Bamba; A.; Kimura; S.; Dotani; T.; Ozaki; M.; Matsuta; K; Puehlhofer; G.; Uchiyama; H.; Hiraga; J.S.; Matsumoto; H.;Terada; Y.
通讯作者：
Y.

Development of the data acquisition system for the x-ray CCD camera (SXI) onboard ASTRO-H

ASTRO-H 机载 X 射线 CCD 相机 (SXI) 数据采集系统的开发

DOI：
10.1117/12.892881
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
T.Fujinaga
通讯作者：
T.Fujinaga

An X-ray Study for Origin of Galactic Cosmic Rays : Discovery of an X-ray Counterpart of HESS J1427-608

银河宇宙射线起源的 X 射线研究：发现 HESS J1427-608 的 X 射线对应物

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fujinaga; T.; Mori; K; Bamba; A.; Kimura; S.; Dotani; T.; Ozaki; M.; Matsuta; K.; Puehlhofer; G.; Uchiyama; H.; Hiraga; J.S.; Matsumoto; H.;Terada; Y.
通讯作者：
Y.

ASTRO-H衛星搭載X線CCDカメラSXIのデータ取得系開発と小型素子性能評価

ASTRO-H星载X射线CCD相机SXI数据采集系统开发及小型设备性能评估