研究紹介

X線で見る激動の宇宙の観測的研究とX線版デジタルカメラの開発

応用物理工学プログラム森 浩二 教授

X線で見る激動の宇宙

皆さんが夜空を通して地上から見る宇宙は、星々が可視光線で輝く姿を我々の目が捉えたものです。一方で、本研究室では、天文衛星を打ち上げて地球の外から、天体がX線で輝く姿を観測しています。X線も可視光線と同じ電磁波とよばれる光の一種ですが、X線は可視光線に比べておよそ1,000 倍エネルギーが高い光です。以下の画像は、X線天文衛星で捉えた天体の一例です。エネルギーの高いX線で宇宙を見ると、星が一生の最後に爆発した後の姿や、ブラックホールや中性子星(ちゅうせいしせい)がガスを飲み込んだり逆にジェットを吹き出す様子など、可視光で見る宇宙からは想像もつかない激動の宇宙を観測することができます。

熱水抽出物の成分分画カシオペア座にある「カシオペア超新星残骸」のX線画像です。これはおよそ350 年前に爆発した星の後であり、花火のような形状をしています。

LC/MS/MSを用いた成分分析牡牛座の角のあたりにある「かにパルサー星雲」のX線画像です。中心にある回転する中性子星であるパルサーからジェットが吹き出す様子がわかります。

人工衛星に搭載するX線版デジタルカメラ

X線で輝く天体の様子を捉えるためには、X線を捉える目が必要です。そのため、本研究室では、天文衛 星に搭載するX線版デジタルカメラを開発しています。透過力の強いX線(レントゲン写真をみてもわかる ように、皆さんの身体も突き抜けていきます)を捉えるために、皆さんのスマートフォンについている可視 光用デジタルカメラを100 倍ほど厚くした上で、宇宙でも動作するように工夫しています。以下の図は、 2022 年度打ち上げ予定のX線天文衛星 XRISM の予想図とそこに搭載するX線CCD(デジカメのX線受光 素子部)の写真です。現在、本研究室では、大阪大学・京都大学・宇宙科学研究所等と協力して、XRISM に搭載するX線版デジタルカメラの開発に日々励んでいます。

2022 年度打ち上げのX線分光撮像衛星 XRISM の予想図2022 年度打ち上げのX線分光撮像衛星 XRISM の予想図

X線分光撮像衛星 XRISM に搭載するフライト用X線 CCD 素子X線分光撮像衛星 XRISM に搭載するフライト用X線CCD素子

学生の皆さんへ

皆さんも我々と一緒に、自分たちでの手で天文衛星に搭載する観測装置を開発し、自分たちの手で宇宙の 謎を解き明かしませんか?興味をもった方は以下の研究室ホームページもご覧ください。

https://www.cc.miyazaki-u.ac.jp/morilab/


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