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宇宙 X 線の 50 年： (1)

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 。.

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宇宙 X 線の 50 年： (1)

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Presentation Transcript

  1. 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 理研100＋50シンポジウム

  2. 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」 理研100＋50シンポジウム

  3. 2a. 今から50年前：X線天体の発見 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（ScoＸ-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 R.Giacconi, 2002年に小柴博士とともにノーベル物理学賞を受賞 小田稔元理研理事長 理研100＋50シンポジウム

  4. 2b. Sco X-1 の発見June 1962 (Giacconi+62, Phys.Rev. Lett. 9, 439) ロケットのペイロード 地磁気の方向 月 Thick Window Thin Win. 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 理研100＋50シンポジウム

  5. 2c. Sco X-1 の光同定 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) 宇宙線陽子 原子から叩き出された電子 π→μ→e • シンクロトロン • 逆Compton • 非熱的制動放射 • 蛍光輝線 宇宙線電子 SNRなど 星間高温ガス 小田先生と、すだれコリメータ 熱的制動放射 どれもdiffuse! XR size＜20”; Gursly..小田+66 ApJL 宇宙線物理学から天文学へ 光学同定：まず岡山、次にPalomar. Sandage, .. 小田,大沢, 寿岳+66 ApJL 理研100＋50シンポジウム

  6. 玉川准主任 MAXIチーム 山崎文男 (1952-1959) 宮崎友喜雄 (1959-1973) 石原正泰 (1985-1986) 和田雅美 (1973-1985) 松岡勝 (1986-1999) 3a.理研における研究の系譜 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 仁科 センター 長岡研 放射線研 仁科研 リニアック RIBF 加速器基盤 サイクロトロン 研究員 湯川秀樹 朝永振一郎 播磨研 宇宙線研 宇宙放射線研 宇宙線 牧島(2001-2009) 基幹研 X線天体物理学 (不正確な部分や省略した部分はご容赦下さい） 理研100＋50シンポジウム

  7. 3b. 「てんま」シンポジウム＠定光寺(1984) 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。　 藤本m 花輪 伊藤 國枝 紀伊 河合 井上 高原f 常深 宮路 太師堂 福江 田原 奥田 満田 田中 早川 中村卓 佐藤修 松岡 牧島 小山 村上 高原m 杉本 宮本 鶴田 北本 山下 槙野 三好 西村 戎崎 近藤 山上 蓬茨 小田 長瀬 大橋 本日の講演者＋座長 理研100＋50シンポジウム

  8. 理研が主導 ４a. 歴代のＸ線天文衛星 理研が参加 HETE-2 SAS-3 すざく ASTRO-H あすか NuSTAR Chandra てんま はくちょう Einstein ぎんが MAXI Uhuru ようこう ひので HEAO-1 Swift ひのとり EXOSAT (ESA) XMM-Newton(ESA) Rossi XTE Copernicus (米英) OSO-7 OSO-8 ROSAT(独) ANS (蘭) Ariel-6 (英) INTEGRAL (ESA+露) BeppoSAX(伊) Ariel-5 (英) ASTRON GRANAT Mir/Kvant M-3S M-3S II M-3C M-5 Cosmic X-ray Space Station Japanese Solar Share with γ-ray etc. 理研100＋50シンポジウム

  9. 4b. アルバムより 牧島の家内 田中夫人 松岡夫人 井上夫人 ⇦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) R. Giacconiと小田稔(1972) 「はくちょうWidows」（1980） 内之浦で「てんま」打上げの指揮を執る田中靖郎(1983) ⇧「あすか」GISを封じ切る大橋隆哉 (東大、1991) 理研100＋50シンポジウム

  10. 360 mm 4c. 理研でのX線観測装置の開発 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) 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) 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。 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。 牧島が勝手に選んだ50年間の七大成果 • ブラックホール(Cyg X-1) の実在を立証した (’70s〜’80s)。 • 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)。 • 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。 • 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)。 • 中性子星の半径が〜10 km であることを実証した (‘80s)。 • 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)。 • 天体の元素組成を精測し、元素合成シナリオを実証(’90〜’10s) 理研100＋50シンポジウム

  12. 親分 No.2 6a. X線でみた宇宙の姿：高温宇宙 「ひので」衛星がX線で見た太陽の全面画像 可視光とＸ線で見た銀河団 銀河たち 可視光 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。 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。 理研100＋50シンポジウム

  13. 6b. X線で見た宇宙の姿：加速に迫る X線で見た「かに星雲」の姿 X線で見た1006年の超新星残骸 宇宙線の加速現場で２次粒子として発生するX線は； 宇宙線（荷電粒子）と異なり、宇宙磁場で曲げられない。 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。 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〜1016eVまで加速。全体がシンクロトロン放射で光る。 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、~1013eVの電子が出すシンクロトロン放射であると見抜いた。 理研100＋50シンポジウム

  14. 7. 現在から未来へ • 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。 ASTRO-H • 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。 理研100＋50シンポジウム 理研100＋50シンポジウム 2012/11/27 14

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