ガンマ線バースト
偏光検出器 – GAP – の開発
(GAmma-ray burst Polarimeter : GAP)
米徳大輔 (金沢大学)
村上敏夫、 児玉芳樹、 江村尚美、 藤本大史 (金沢大)
郡司修一、 岸本佑二、東海林礼之 、 田中佑磨(山形大)
三原建弘 (理研)
久保信 (クリアパルス)
ガンマ線バーストで読み解く太古の宇宙
第2回領域シンポジウム(2008/11/27-29 )
プロンプトの放射メカニズム
ガンマ線偏光が鍵
どのように 1052 erg ものエネルギーを
一瞬にしてガンマ線放射で解放するのか?
■ シンクロトロンか、ジッターか?
■ 磁場は揃っているか、ランダムか?
■ ユニフォームジェットか、パッチ―か?
0.0
case1
case2
100
PHENEX 気球観測
イカロス GAP
金沢、山形、理研
PolariS 小型衛星
2014 年以降か?
阪大、金沢、山形、理研、
京都、JAXA、名大、東工大、
立教、広島
既に2回の気球フライトを実施。
来年5月に3回目(Full Config.)
郡司(山形)、林田(阪大)、
三原(理研)ほか
TSUBAME 東工大
本格的なGRB偏光観測衛星
打ち上げ時期は未定 > 2013
POET
GRAPE
PoGo Lite
LEP
930cm2
1600cm2
AXP
2010年に気球(61 Units)
スタンフォード、ハワイ、
ストックホルム、東工大、
広島大、山形大など
NASA
イタリア核物理研究所)
HXMT
中国
Phase-B ?
うやむや?
5000cm2
小型ソーラーセイル実証機
■ 反太陽面のパネルに取り付け
IKAROS (イカロス)
■ 前方には障害物は無い
140– 300 keV
■ 偏光観測範囲:70
■ スペクトル測定範囲:30 – 300 keV
■ 時間分解能1秒で偏光観測
■ 2エネルギーバンドで偏光観測
20m
60 mm
反太陽面
CsI
プラスチック
シンチレータ
■ 宇宙で直径 20m の帆を展開
■ 2010年5月に H2A ロケットで
打ち上げ予定
R1840-12s
100 mm
■ 太陽からの輻射圧を受け、
光子の運動量を推進力に
R7400p
太陽電池パドル
高圧電源
スラスタ用
燃料タンク
analog
FPGA
CPU
高圧電源
太陽面
PM-GAP 組み上げ
振動試験
石川県工業試験場
Gain(%)
温度サイクル試験
PM-GAP
出力変化
温度変化
-30℃~+40℃
時間 (hours)
要求レベル (QT)
試験レベル
x, y 10Grms
10Grms
z
16Grms
17Grms
プロトン・ガンマ線照射試験
若狭湾エネルギー研究センター
放射線医学総合研究所
都立産業技術研究センター
高集積回路素子の SEL, SEU は見られない
CsI の放射化レベルの調査
温度(℃)
KEK実験で得られた偏光モジュレーション
1000 イベント数 2000
KEK 高偏光X線実験
0
100
200
回転角
300
■ 美しいモジュレーションが得られた
■ EGS5 や GEANT4 のシミュレーションと
比較して3% 程度で一致していそう
■ 実験データとシミュレータを比較して
システマティックを抑える努力が必要
偏光検出期待値 GRB/yr (3σ)
前方πステラジアンで発生したGRB
前方30度以内で発生したGRB
4
2
偏光観測範囲:70 – 300 keV
スペクトル測定範囲:30 – 300 keV
時間分解能1秒で偏光観測
2エネルギーバンドで偏光観測
検出効率 22% @ 100 keV
M-factor 35% @ 100 keV
MDP (GRB の偏光度)
GRB以外の観測対象 - 「かに星雲」「マグネター」 検出可能な偏光度(%)
MDP
100
かに星雲
18%
10
赤:理想的BGD
緑:BGD ×3倍
青:光軸から10度
2日
1
1
10
6日
100
積分時間 (hrs)
12日
1000
おおまかなスケジュール
現在
2009
2008
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
PM の完成
2010
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 2 3 4 5
5月
回路部品のガンマ線照射試験
回路部品のプロトン照射試験(2回)
PM 単体試験
5月 打ち上げ予定
衛星インターフェース試験
KEK 高偏光X線試験
10月
FM の製作
FM 単体試験
総合試験
まとめ
■ 2010 年 5 月打ち上げ予定の小型ソーラーセイル実証機に
GRB 偏光観測装置(GAP) を搭載する
■ フライトモデルの製作開始。PM を用いた性能評価を実施中。
■ ミッション期間中に、GRB から数例、かに星雲、SGR (マグネター)
の偏光観測が可能
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GAP presentation