高エネルギー宇宙グループは、主に人工衛星や気球などの飛翔体を用いて、宇宙の高エネルギー現象を観測的に研究しています。宇宙は、ブラックホール、中性子星、高温プラズマ、超新星爆発、ガンマ線バーストなど高エネルギーの粒子を伴う現象に満ち溢れています。本研究グループでは、それらをX線ガンマ線などで観測して、現象の解明や天体の進化に迫っています。また、将来のX線ガンマ線観測装置の開発も同時に行っています。これまでに、すざくX線衛星HXD検出器やフェルミガンマ線衛星シリコンストリップセンサーなどの開発にかかわってきました。現在では、硬X線偏光観測気球実験 PoGOLite も推進しています。また、放射線技術を生かして携帯型環境放射線センサーの開発も進めています。

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ASTRO-Hとは

Astro-H 完成予想図(イラスト 池下章裕氏/提供 JAXA)

Astro-H 完成予想図(イラスト 池下章裕氏/提供 JAXA)

日本の6番目のX線観測衛星であり、2015年度末に打ち上げが予定されています。精密X線分光装置、X線CCDカメラ、硬X線観測装置(HXI)、軟ガンマ線観測装置(SGD)が搭載される予定で、これまで行うことのできなったX線精密分光観測と広帯域高感度X線観測を通して、宇宙の高エネルギー現象の解明を目的としています。宇宙最大天体である銀河団の進化、ブラックホールに降着する物質を用いたブラックホールの時空や進化、高エネルギー粒子の加速機構、中性子星を用いたハドロン物理など多彩なサイエンスが期待されており、 ASTRO-Hは世界的に注目されている計画です。当グループは、搭載観測装置であるHXI, SGDの開発の主要メンバーとして宇宙研、東京大学、名古屋大学などとともに共同開発を進めています。こうした開発体制には大学院生も大いに活躍し、これまで基礎開発実験、装置設計、装置の性能評価、搭載品の動作試験などに関わり、その成果は学会発表、修士論文、学術雑誌論文として発表されています。こうした実験を通して、構造設計、電子回路技術、プログラミング、放射線検出技術などを駆使するため、他分野との連携も視野に入れています。

グループメンバーの紹介

Fukazawa_HR

深沢泰司 教授

主にX線ガンマ線観測によって、宇宙高エネルギー現象を研究しています。特に、銀河団、活動銀河核(巨大質量ブラックホール)、恒星質量ブラックホール連星を対象とした研究を進めています。銀河団では、その進化と高エネルギー粒子加速との関係を探り、宇宙最大規模の天体の成長がどのように起きているのかをさぐっています。活動銀河核では、巨大ブラックホールの進化をさぐるために、その周辺物質をX線で探っています。また、活動銀河核からの宇宙ジェットの発生機構をさぐるためX線とガンマ線により、その放射機構を研究しています。恒星質量ブラックホール連星では、巨大質量ブラックホールとの類似点に着目して研究を進めており、巨大ブラックホールの放射機構の解明に迫っています。これまで、X線ガンマ線観測装置の開発にも関わってきており、「あすか」、「すざく」、ASTRO-H、フェルミ衛星などに搭載されました。ASTRO-H軟ガンマ線観測装置の副主任開発担当(sub-PI)も務めています。


Mizuno_HR

水野恒史 准教授

宇宙空間から地球に降り注ぐ相対論的粒子「宇宙線」を研究しています。地球に届いた物を直接観測するのではなく、X線やガンマ線を用いて加速源(ブラックホールなど)や、星間空間(星と星との間)における状態を調べることで、宇宙線がどこで生まれどのように銀河系の中を伝わっていくか、総合的に理解することを目指しています。そのため日本の「すざく」衛星や、日米欧の国際協力によるフェルミ衛星のデータを解析しています。またブラックホール連星などをX線・ガンマ線で偏光観測することで、遠くにありすぎて撮像(望遠鏡で撮影した画像など)では分解できない天体の構造や、そもそも撮像できない磁場構造を調べることも目指しています。そのため国際協力でPoGOLiteという気球実験を行ったり、日本の次期X線衛星ASTRO-Hの開発も進めています。


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高橋弘充 助教

太陽の10倍以上の質量を持つ恒星は、その一生の最後に超新星爆発を起こし、中心に中性子星やブラックホールを残します。これらの天体は、人類が地球上で実現できないような高密度(~重力)・高磁場の環境下にあります。こうした天体に降着する物質が放出するX線やガンマ線で観測することで、周囲から物質がどのように降着し放出されているのか、また中性子星やブラックホールがどのような物理状態にあるのかを研究しています。より高感度な観測を実現するため、国際協力で次期X線衛星ASTRO-H計画やX線偏光PoGOLite気球実験にも携わっています。また人工衛星用の検出器の技術を援用し、身の回りの放射線環境が調べられるガンマ線や中性子用の放射線検出器の開発も行っています。


Ohno_HR

大野雅功 助教

私は「ガンマ線バースト」と呼ばれる宇宙最大級の爆発現象の正体を観測的に明らかにすることを目指して研究を行っています。ガンマ線バーストは数十億光年以上も離れた宇宙論的距離の宇宙において、僅か数秒から数百秒の間に莫大なエネルギーをガンマ線として放出する現象で、その正体については現在もまだ議論が行われています。宇宙の最遠方でおきる莫大な規模の爆発現象であることから、ガンマ線バーストは初期宇宙の状態や極限状態の物理の調査、相対性理論などの基礎理論の検証を行う上でとても興味深い研究対象となります。このため、私はすざく衛星やフェルミ衛星といった衛星で得られるX線ガンマ線観測データを解析するとともに、日本の次期X線天文衛星ASTRO-Hを使ってガンマ線バーストを観測できるように設計、開発を行っています。


Tanaka_HR

田中康之 特任助教

銀河の中心には太陽の100億倍にも達するような超巨大ブラックホールが存在することが知られています。そのなかには、銀河の星の光をすべて足し合わせた明るさよりも明るく輝いているものがあり、「活動銀河核」と呼ばれています。このような活動銀河核の1割からは、ほぼ光速で吹き出すプラズマ流「ジェット」が観測されています。すざく衛星やフェルミ衛星をはじめとするX線ガンマ線衛星とともに、東広島天文台かなた望遠鏡やハワイのすばる望遠鏡なども用いて、活動銀河核ジェットの研究を行っています。