宇宙 x 線の 50 年: (1)
DESCRIPTION
宇宙 X 線の 50 年: (1). MAXI. HETE-2. 牧島 一夫 理化学研究所 宇宙観測実験連携研究グループ 東京大学 理学系研究科 物理学専攻 同 ビッグバン宇宙国際研究センター. はくちょう. ぎんが. てんま. ASTRO-H (2014 年予定 ). あすか. すざく. 1 . 今から 100 年前:宇宙線の 発見. 1912 、 Hess は気球に乗り、宇宙から放射線が降り注いでいることを発見。 宇宙線 = 宇宙のどこかで加速された 陽子など。加速源は今もって謎 。. 仁科博士以来、理研の 物理学研究 の重要課題の1つ 。. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
牧島 一夫 理化学研究所 宇宙観測実験連携研究グループ
東京大学 理学系研究科 物理学専攻 同 ビッグバン宇宙国際研究センター
宇宙 X 線の 50 年: (1)
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
はくちょう
てんまあすか すざく
ASTRO-H (2014 年予定 )
ぎんが
HETE-2
MAXI
22012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
1. 今から 100 年前:宇宙線の発見
1912 、 Hess は気球に乗り、宇宙から放射線が降り注いでいることを発見。宇宙線 = 宇宙のどこかで加速された陽子など。加速源は今もって謎。
仁科博士以来、理研の物理学研究の重要課題の1つ。
有馬元理事長:「宇宙線は天啓である」小柴博士:「宇宙線は貧乏人の加速器」
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム 3
1895 年、レントゲンがX線を発見。1949 :独から押収した V-2 号ロケットによ
り太陽X線が検出 ( 米 ) 。 X 線は大気で吸収。
1962 :ロケット実験により宇宙からのX線( Sco X -1 )が発見される。
1970 :アメリカが世界初の宇宙X線衛星「ウフル」打上げ。本格的な研究が始まる。
レントゲン夫人の手のX線写真
小田稔 元理研理事長R.Giacconi, 2002 年に小柴博士とともにノーベル物理学賞を受賞
2a. 今から 50 年前: X 線天体の発見
42012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
Thin Win.
Thick Window
月 地磁気の方向
N E S W N 予期せぬ現象を見逃さなかった著者たちは偉大。
論文では以下の驚くべき発見が述べられた:
1. 「たぶん太陽系外の源」からのX線放射 ⇒ Sco X-1, 最初の中性子星
2. 宇宙X線背景放射
3. はくちょう座領域の銀河面からもX線超過
ロケットのペイロード
2b. Sco X-1 の発見June 1962 (Giacconi+62, Phys.Rev. Lett. 9, 439)
5
2c. Sco X-1 の光同定
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
当時、X線放射機構として考えられたもの(e.g. 早川+松岡 63 ; 会津 , 藤本 , 長谷川 & 竹谷 64)
小田先生と、すだれコリメータ
宇宙線陽子
宇宙線電子
π→μ→e原子から叩き出された電子
SNR など星間高温ガス
•シンクロトロン•逆 Compton•非熱的制動放射•蛍光輝線熱的制動放射
XR size < 20”; Gursly.. 小田 +66 ApJL
光学同定:まず岡山、次にPalomar. Sandage, .. 小田 ,大沢 , 寿岳 +66 ApJL
どれも diffuse!
宇宙線物理学から天文学へ
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム 6
3a. 理研における研究の系譜
仁科研
播磨研
長岡研
研究員湯川秀樹
朝永振一郎
リニアック加速器基盤
RIBF 仁科
センター
松岡勝 (1986
-1999)
和田雅美 (1973-1985)
石原正泰
(1985-
1986)
山崎文男 (1952-1959)
宮崎友喜雄 (1959-1973)
牧島(2001-2009)
( 不正確な部分や省略した部分はご容赦下さい)
基幹研
玉川准主任
サイクロトロン
宇宙線研
放射線研
宇宙放射線研宇宙線
X 線天体物理学
理研は、宇宙線と宇宙 X 線の両方に実績をもつ日本唯一の組織
MAXIチーム
7
3b. 「てんま」シンポジウム@定光寺 (1984)
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
小田蓬茨西村
山上 長瀬
宮本
近藤
松岡
槙野
田中
早川
山下 三好
奥田
杉本
中村卓
藤本m
花輪太
師堂
高原f
高原m
福江
鶴田
戎崎
佐藤修
宮路
大橋
常深
牧島
満田小
山
田原
井上河合
國枝
紀伊
伊藤
村上北
本
本日の講演者+座長
宇宙線、宇宙線⇒ X 線、 X 線、 X 線⇒宇宙線 , … 多くの交流。これら参加者の〜 1/5 は理研に (客員も含め )在籍歴あり。
8
4 a. 歴代のX線天文衛星
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
日本
米国
欧州
ソ露
はくちょう てんまひのとり
ようこう ひのでMAXIぎんが
あすか すざく ASTRO-H
HETE-2SAS-3
ANS (蘭 )Ariel-5 (英 )
Ariel-6 (英 )
EXOSAT (ESA)ROSAT ( 独 )
Copernicus ( 米英 )
Uhuru
OSO-7 OSO-8HEAO-1
Einstein
Rossi XTE Swift
NuSTARChandra
BeppoSAX (伊 )
XMM-Newton (ESA)
INTEGRAL (ESA+露 )
ASTRONMir/Kvant GRANAT
Cosmic X-ray Share with γ-ray etc. Space Station Japanese Solar
M-3C M-3S M-3S II M-5
理研が参加
理研が主導
92012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
R. Giacconi と小田稔 (1972)
内之浦で「てんま」打上げの指揮を執る田中靖郎(1983)
「はくちょう Widows 」( 1980 )
⇦日英協力による大面積比例計数管の「ぎんが」への組み込み( 背中は牧島 ; 相模原 , 1986)
⇧「あすか」 GIS を封じ切る大橋隆哉 ( 東大、 1991)
井上夫人 松岡夫人
牧島の家内
田中夫人
4b. アルバムより
10
4c. 理研での X 線観測装置の開発
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
360 mm
MAXI ガススリットカメラ用の位置感度型比例計数管(フィンランドの企業と共同開発; 2009 打ち上げ )
世界初のガンマ線バースト専用衛星 HETE-2 (2000 年打上げ;詳細は河合さん講演 )
2005 年打ち上げの「すざく」硬 X 線検出器では、アクティブシールド部を担当。
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム 11
5. X 線観測 50 年の成果可視光で見る「悠久静謐な eVオーダーの宇宙」から「激しく
変動する> keV の動的宇宙」へ、人類の宇宙観を革新した。
1. ブラックホール (Cyg X-1) の実在を立証した (’70s〜’ 80s) 。
2. 多くの銀河の中心に、巨大ブラックホール (106-9M◎) が存在し、その放射の重畳が X 線背景放射であることを立証 (’80~’00s) 。
3. 宇宙の最優勢バリオンは、星ではなく、銀河団の高温 (107-8
K) プラズマであることを発見 (‘70s) 。誰も想像だにしなかった。
4. 太陽を含むほとんどの星が、表面温度より3桁も高温な超高温のコロナをもつことを発見した (’70s〜’ 80s) 。
5. 中性子星の半径が〜 10 km であることを実証した (‘80s) 。6. 超新星残骸、宇宙ジェット、回転駆動パルサーなどで、実際に荷電粒子が〜 1016 eV まで加速されていることを立証した(‘90s) 。
7. 天体の元素組成を精測し、元素合成シナリオを実証(’90〜’ 10s)
牧島が勝手に選んだ 50 年間の七大成果
122012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
6a. X 線でみた宇宙の姿:高温宇宙
親分No.2
銀河たち
可視光とX線で見た銀河団
可視光
同じ銀河団を、 X 線で見た画像。暗黒物質の重力で閉じ込められた大量の高温プラズマが、 X 線を放つ。
「ひので」衛星が X 線で見た太陽の全面画像
太陽表面から顔を出した磁場中に高温プラズマが加熱され、閉じ込められる。
13
6b. X 線で見た宇宙の姿:加速に迫る
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
X 線で見た 1006 年の超新星残骸
1995 年に小山勝二(京大)らは「あすか」を用い、東西の明るいリムが、 ~1013 eV の電子が出すシンクロトロン放射であると見抜いた。
X 線で見た「かに星雲」の姿
この 1054 年の超新星残骸は中心に活発なパルサーを擁し、そこからの相対論的パルサー風が周囲で衝撃波を作り、粒子を〜 1016 eV まで加速。全体がシンクロトロン放射で光る。
宇宙線の加速現場で2次粒子として発生する X 線は;1. 宇宙線(荷電粒子)と異なり、宇宙磁場で曲げられない。2. 親の高エネルギー粒子より圧倒的多数数⇒測定精度が高い。
142012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム
7. 現在から未来へ
2012/11/27 理研 100 + 50 シンポジウム 14
2005 年に打ち上がった、深く狭い「すざく」 ( 理研参加)と、 2009 年に誕生した、浅く広い MAXI ( 理研主導 ) が、優れた相補性を発揮し、世界をリード中。
2011 年に世界初の硬 X 線撮像衛星 NuSTAR ( 米 ) 打上げ ( 理研限定参加 ) 。
「すざく」後継機 ASTRO-H を建造中。
- 2014 年の打上げ予定 , 0.3-600 keV.- 「すざく」を大きく凌ぐ感度。- 日本は総力戦、理研を含む~25 機関 .
- 広範な国際協力。 NASA,ESA, カナダ他
宇宙 X 線の偏光計測も準備中 (玉川講演 ) 。
今後にぜひご期待を。
ASTRO-H