硬X線偏光観測PHENEX

硬Ｘ線偏光観測PHENEX

今後の計(jì)畫大阪大學(xué)大學(xué)院理學(xué)研究科林田清、穴吹直久、森本真史、常深博山形大學(xué)理學(xué)部郡司修一、門葉冬樹、櫻井敬久、岸本祐二、石垣保博、菅野誠、村山裕章、理化學(xué)研究所三原建弘、小浜光洋、鈴木素子ISAS/JAXA斎藤芳隆、山上隆正PHENEX2006

成果と問題點(diǎn)姿勢制御(方位角）制御がはずれると発振狀態(tài)となり、減衰に時(shí)間がかかったARGOSGPSのノイズ姿勢検出太陽が気球の影になった時(shí)間帯で、検出限界の少し上(PSD)、検出限界以下（モニター用CCD)シリアルコマンドＰＩシステムノイズが大きくノイズ対策が要求された複數(shù)回送信する必要、遠(yuǎn)方では屆かずテレメトリ一時(shí)的に特定のＨＫ項(xiàng)目が出力されず偏光検出器MAPMT特定のCsI

chでノイズが高い->LowThを個(gè)々のchで調(diào)整。システムとして動(dòng)作し、レベルフライト6時(shí)間のうち1.4時(shí)間かに星雲(yún)を視野にとらえることができた。バックグランド観測は1時(shí)間。かに星雲(yún)の硬Ｘ線領(lǐng)域での偏光度について、（統(tǒng)計(jì)誤差は十分小さくはないが）測定結(jié)果を提示することができた。気球による減光が1桁近く、予想値は1/2-1/3。エッジをかすめた？PHENEXシステム概要VME-CPUPHENEX偏光検出器4ユニット姿勢系PSD太陽センサーCCD太陽センサーGAセンサーエレベーション制御機(jī)構(gòu)姿勢系A(chǔ)rm-CPUデータ処理気密箱検出器気密箱VME-DPボードArm-CPUPC/104カード(HK用ADC&DI等)モニターカウンターHV裝置視線方向まわり回転機(jī)構(gòu)USBメモリUSBメモリDC-DCコンバータ気球システム送信機(jī)受信機(jī)モーメンタムホイール地上系アンタイカウンター電池箱テレメトリー裝置QLシステムコマンドシステムGPSGPS検出器気密箱CCD太陽センサPSD太陽センサデータ処理系気密箱GAセンサモーメンタムホィールPHENEXゴンドラ＠三陸VMEPC/104視線方向周り往復(fù)回転（系統(tǒng)誤差削減に重要；1往復(fù)/10分）

偏光検出器ユニットモニターカウンタPHENEX2007計(jì)畫PHENEX2006実験の問題點(diǎn)を改善して、世界初の天體（かに星雲(yún)）からの硬Ｘ線偏光検出を目指す偏光検出器の仕様、個(gè)數(shù)、データ処理裝置、電源など基本仕様は変更しない透過率x1/0.7,ON-source時(shí)間

ｘ3で統(tǒng)計(jì)誤差~1/22007年5-6月放球に向けた準(zhǔn)備狀況偏光計(jì)（MAPMT一部のchでノイズ大;１臺(tái)づつ分解調(diào)査を開始）データ処理系（ハードは再利用、ソフトの微調(diào)と長期ランを行う）チャンバー＆回転裝置（損傷部分を改修中）電源系（DC-DCコンバータ式とは別に３端子方式を準(zhǔn)備中）１次電池（仕様は昨年と同じ；注文待機(jī)中）シリアルコマンド系（相模原での定量的試験）姿勢制御系（地上試験を開始）姿勢検出系（CCD,PSDは手配済、ソフトの変更によるdynamicrangeの拡大）外部ケーブル（２月、３月に再製作）2007年3月にGO/NOGOの最終判斷PHENEX2008/2009計(jì)畫偏光検出器の臺(tái)數(shù)4臺(tái)->9臺(tái)

データ読み出し＆処理裝置の改良、小型化チャンバー、回転機(jī)構(gòu)は再利用２次電池の利用検討低バックグランド化(2009)コリメータの一部をアクティブ（シンチレータ）化かに星雲(yún)(2008)、CygX-1(2009)をターゲットとする現(xiàn)在の裝置で、かに星雲(yún)が視野中央に入った場合、SRC~0.3Hz、SRC:BGD=1:3天體がどの程度の偏光度をもっていれば有意に検出できるか？４時(shí)間の観測でMDP~16%バックグランドを低減できれば、同じ有効面積、観測時(shí)間でもMDPがさがるかに星雲(yún)より暗いソースではより有効夜間の姿勢検出システムが必要期待される感度とターゲット(9ユニット）2010年以降、南半球での大陸間橫斷フライトが実現(xiàn)し、>１週間の観測時(shí)間が確保できれば、10個(gè)以上の天體がターゲットになる。データ処理裝置の省電力化、大容量化が必須50mCrab-1Crabの天體1Crab以上の天體CygnusX-1CrabNebulaCrabPulsar、ScoX-1VelaX-1、1700-377GX301-2、1657-415GX1+4、GX5-1NGC4151、Cen-ACygnusX-3、HerX-140keV以上の領(lǐng)域で硬Ｘ線偏光観測で探る宇宙（一例）宇宙空間の磁場と高エネルギー電子シンクロトロン放射であれば偏光方向は磁力線と直交ブラックホール周辺の降著円盤Matt,1993,MNRAS260ブラックホールと降著円盤の“想像図”Credit:BenBromley(Harvard-SmithsonianCenterforAstrophysics)/YBA/cyg-X1-mass/black-holes.htmlX線イメージはNASA/CXＣ提供SN1006超新星殘骸宇宙線粒子の加速の現(xiàn)場磁場の向きによって加速の効率が大きくかわるかに星雲(yún)2.6/5.2keVで19%40keV>で?降著円盤で反射されたＸ線の偏光度の期待値100%10%1%Ex(keV)偏光度かに星雲(yún)（軟Ｘ線?硬Ｘ線）2.6keVX線の偏光方向(159°)Makishimaetal.,1981NASA/CXCNASA/CXC/ASU/J.Hesteretal.;Optical:NASA/HST/ASU/J.Hesteretal.)軟Ｘ線可視光軟Ｘ線硬Ｘ線國內(nèi)外の狀況(気球?qū)g験）硬Ｘ線偏光観測の気球観測実験の計(jì)畫としては、PHENEXが先行。SLAC(米）、東工大、宇宙研、広島大他による國際協(xié)力グループによるPoGO-Lite計(jì)畫が2008-2009年の1stFlightを目指して著実に準(zhǔn)備中ガンマ線コンプトンカメラによる気球?qū)g験(HEFT-Mk2;Si/CdTe(ISAS他）、NCT（UCB他）)が2008年フライト計(jì)畫中。ガンマ線領(lǐng)域での偏光検出能力をもつ。PHENEXPoGO-LiteM53%35-40%効率h20%24%*)幾何學(xué)面積11*9~100cm2938cm2*)コリメータPassive->一部ActiveWell型図はhttp://www.hp.phys.titech.ac.jp/pogo/detector.htmlより*)植野他2006年物理學(xué)會(huì)PoGO(-Lite)（小型）衛(wèi)星計(jì)畫Ｘ線偏光観測衛(wèi)星はOSO8(1970年代）以降実現(xiàn)されていない2003年にアメリカのSMEX(小型衛(wèi)星）計(jì)畫公募に提出された37件のうち、4件がＸ線偏光計(jì)畫。ただし、いずれも非採択。日本のX線ガンマ線小型衛(wèi)星計(jì)畫Polaris2006年12月小型衛(wèi)星検討ＷＧのひとつとして承認(rèn)された阪大、山形大、金沢大、宇宙研、理研、東工大、名大、京大、広島大他目的かに星雲(yún)の1/100の明るさのＸ線源の偏光観測広視野偏光計(jì)によるガンマ線バーストの偏光測定2010年半ばの実現(xiàn)が目標(biāo)気球?qū)g験の成果を直接、間接に利用散亂偏光計(jì)

PHENEX,PoGO-Liteミラー

SUMIT（ガス偏光計(jì)

SMILE）（インドの小型衛(wèi)星計(jì)畫でもＸ線偏光を検討中）ミラー焦點(diǎn)距離6mx4臺(tái)ガス偏光計(jì)散亂偏光計(jì)PolarisＸ線天文における偏光観測Ｘ線天文學(xué)の30年前、現(xiàn)在、近未來年代1970’(Einstein衛(wèi)星以前）2000’(Chandra,XMM,

Suzaku)2010’(NeXT,Simbol-X)観測対象全天で~300個(gè)１平方度あたり>1000個(gè)感度（かに星雲(yún)単位）1/1001/108エネルギー分解能(Ｅ/DE)5

(PC)50(CCD)>100(Grating)>1000(カロリメータ）角度分解能1o(コリメータ）0.5″?偏光測定かに星雲(yún)(2.6/5.2keV)かに星雲(yún)(2.6/5.2keV)PHENEX2006,2007,2008>40keVPHENEX2009CygX-1(>40keV)かにパルサー（>30keV)PoGO-Lite2008/200910個(gè)程度のＸ線源(>30-40keV)PHNEX2010-,PoGO-LitePolaris100個(gè)程度のＸ線源(0.3-80keV)InFOCus,SUMIT,etc10keV以上で左に迫る感度を目指すまとめPHENEXは世界に先駆けた硬Ｘ線偏光観測プロジェクトである2007年フライトでは、2006年フライトの問題點(diǎn)を改良し最小限の変更で、統(tǒng)計(jì)的に有意なかに星雲(yún)の偏光検出を目指す2008年には偏光検出器を４ユニットから9ユニットに増強(qiáng)し、かに星雲(yún)の詳細(xì)観測を行う2009年には、アクティブコリメータの導(dǎo)入で低バックグランド化を図り、CygX-1の偏光測定を行う2010年以後、長時(shí)間フライトにより本格的な観測フェイズに移行するＸ線ガンマ線偏光観測小型衛(wèi)星Polarisに技術(shù)的、人的成果を生かす感度の期待値、長時(shí)間フライト2010年以降、南半球での大陸間橫斷フライトが実現(xiàn)し、>１週間の観測時(shí)間が確保できれば、10個(gè)以上の天體がターゲットになる。データ処理裝置の省電力化、大容量化が必須50?數(shù)100mCrab程度の天體1Crab以上の天體CygnusX-1CrabNebulaCrabPulsar、ScoX-1VelaX-1、1700-377GX301-2、1657-415GX1+4、GX5-1NGC4151、Cen-ACygnusX-3、HerX-140keV以上の領(lǐng)域偏光検出器ユニットMAPMT専用読み出し回路コリメータ4.8°(FWHM)パッシブシールド164msecで64chの読み出しが可能シンチレータ群(5.5x5.5x40mm)CsI28本,Plastic36本FOP1mm基本性能

幾何學(xué)面積10.9cm2/ユニット