2000年1月17日版
アストロ E 衛星
文部省宇宙科学研究所
宇宙科学研究所第19号科学衛星アス
トロEは、「はくちょう(1979年)」
「てんま(1983年)」、「ぎんが(1987
年)」、「あすか(1993年)」に続く、
我が国5番目のX線天文衛星として、
2000年2月の打ち上げを予定してい
ます。衛星は宇宙科学研究所のMー
Vー4号ロケットにより、近地点高度
250 km、遠地点高度550 kmの楕円軌
道に投入、その後、搭載二次推進系
により、高度約550 kmの略円軌道へ
修正されます。アストロE衛星は直
径2.1 m、全長6.5m(軌道上で鏡
筒伸展後)の大きさを持ち、太陽パ
ドルを広げると5.4 mの幅になります。
衛星の重量は1600 kgにもなり、宇
宙科学研究所としては、これまでに
ない大型衛星となります。
宇宙科学研究所提供
アストロ E 衛星
太陽電池パドル
X線望遠鏡
組み立て中のアストロ E 衛星
アストロ E 衛星
電子機器をとりつけるパネルの組み立て中
宇宙科学研究所提供
宇宙科学研究所提供
X線望遠鏡(XRT)と
伸展式光学台(EOB)
現在観測中の「あすか」衛星搭載のX線
望遠鏡の有効面積と、結像性能をどち
らも倍近く改善した、新しいX線望遠鏡
(口径40 cm、焦点距離4.5 - 4.75 m) が
5台搭載されます。その特徴は極めて
軽量ながら、10 キロ電子ボルトに近い
高エネルギーX線に対しては世界最大級
の感度を持つことです。特にあすか以
来の、日本独特の伸展式光学台(伸展
長1.4m)を用い、欧米の大型X線天文
台に比べて、小型ながら大面積を実現
しています。
X線望遠鏡
担当:名古屋大学、宇宙科学研究所、
NASA Goddard研究所
宇宙科学研究所提供
高分解能X線分光器(XRS)
5台の望遠鏡の内の1台の焦点面には、これ
までのX線検出器に比べて、一桁も波長分解
能の高い、高分解能X線分光器が搭載されま
す。この検出器の原理は、絶対温度約0.06度
の極低温に素子を冷し、X線入射に伴う素子
の微弱な温度の上昇から入射X線のエネル
ギーを極めて精度良く決めるものです。この
ような検出器が衛星に搭載されるのは、はじ
めてです。動作に必要な極低温を軌道上で実
現するため、宇宙で動作する、断熱消磁型冷
凍機、液体ヘリウム容器(絶対温度1.2 度)、
固体ネオン容器(絶対温度17 度)の3段階の
冷却システムが新たに開発されました。観測
は、0.5 キロ電子ボルトから12キロ電子ボル
トの範囲で行われます。 XRSではこれらの冷
媒の消費のため、観測期間は打ち上げ後、2
年間と予想されます。
担当:宇宙科学研究所、NASA Goddard 研究
所、東京都立大学、ウィスコンシン大学、理
化学研究所
XRS冷却用デュワー
宇宙科学研究所提供
X線CCDカメラ(XIS)
5台のX線望遠鏡の内、4台の焦点面上に、
X線CCDカメラが搭載されます。
このCCDカメラは、0.5キロ電子ボルト
から12キロ電子ボルトのX線領域で、
広い視野での撮像を行いながら精度の
高い分光を連続的に行うことが可能で
す。これはX線領域で過去最高品質の色
鮮やかな動画を撮る事に相当します。
4台の望遠鏡を合わせると、高エネル
ギーX線に対して、世界でも最大級の有
効面積を持つことになります。
X線CCDカメラ
担当:京都大学、大阪大学、
宇宙科学研究所、
マサチューセッツ工科大学(MIT)
宇宙科学研究所提供
硬X線検出器(HXD)
X線望遠鏡でカバーされるX線の何十倍ものエネ
ルギーを持つ硬X線からガンマ線の領域を観測す
るため、硬X線検出器が搭載されます。このよ
うに高いエネルギーまで観測できる装置が衛星
に搭載されるのは、日本で初めてです。この検
出器はガドリニウム・シリケート結晶を用いた
無機シンチレータ(GSO)とシリコン検出器を組
み合わせたものです。筒状に伸びた井戸型シン
チレーターによって周りからの雑音ガンマ線を
低減するなど、様々な工夫により、このエネル
ギー領域で、これまでにない、高感度の観測が
可能になります。
硬X線検出器
担当:東京大学、宇宙科学研究所
宇宙科学研究所提供
アストロ E 衛星で切り拓く
新しい世界
1. 銀河団の高温ガスと宇宙の構造の進化
宇宙の中でも高温でかつ激しい活動領域からは、X線を中心に多量のエネルギー放射が行われ
ています。例えば銀河が集団となっている銀河団では、1000 万度から1億度の高温ガスの中
に銀河が浮かんでいます。X線でしか見えない高温ガスの質量は、可視光で見えている構成銀
河の質量の3倍ほどもあり、銀河団の本質を知るためにX線観測が欠かせません1) 。アストロ
E衛星の高分解能分光器を用いることにより、このガスの元素2)の成分と、物理状態とを、こ
れまでとは桁違いの精度で詳しく調べることができるようになります。そのために、はじめて、
銀河団中の激しい高温ガスの流れ を解明する3)事ができるようになります。これにより、銀
河、銀河団の形成のしくみが明らかになり、宇宙の構造形成がいかに進んできたかを知る手が
かりが得られる事が期待されます。
2.ブラックホール流入物質の運動と時空構造
中性子星やブラックホールへ大量の物質が流れ込み、それらの重力エネルギーが解放されてX
線で明るく光っていることも良く知られています。アストロE衛星の高分解能分光器やX線
CCDカメラでは、落下物質のブラックホール近くでの運動を検出することができ、ブラック
ホール近傍の時空構造の解明4)が期待できます。また、多くの銀河の中心には、巨大なブラッ
クホールが存在していることが、日本のあすか衛星の観測でも明らかになってきています。ア
ストロE衛星では更に高い感度で、遠くの銀河まで詳しく調べ、その進化を探ることにしてい
ます。
アストロ E 衛星で切り拓く
新しい世界
3.高エネルギー粒子加速
地上には、非常に高いエネルギーの宇宙線がふりそそいでいます。中には、1個の粒子あたり16
ジュール5)という想像を絶するエネルギーに達するものもあります。宇宙には、こうした宇宙線
を作り出す「巨大加速器」が存在し、その中で粒子が加速されて高いエネルギーを持つと考えら
れています。広い波長にわたって観測を行う事のできるアストロ E 衛星では、高いエネルギーの
X線・ガンマ線の観測から、宇宙線の加速がどこで、どのように行われているかを探査し、その
起源と加速の機構を探ろうとしています。
注1) こうした高温ガスを閉じこめておくために、観測される質量の5倍近くもの質量を、観測
には直接かからない「暗黒物質」が担っている事が示唆されています。
注2) X線の輝線は各元素に特有の波長を持ち、その波長と強度の観測から、元素組成と、温度、
電離度等が分かる。
注3) 高速運動のドップラー効果により、見かけの波長がずれることを検出する。
注4)強い重力場の中では一般相対論の効果で、見かけの波長が長くなる。
注5)4カロリー。1グラムの水を4度上昇させる事ができる。
アストロ E 衛星は、国内外の様々な機関が密接に協力して開発/準備を進めてきました。観測
機器や衛星、そしてロケットの開発ばかりでなく、ソフトウエア、観測計画立案でも、様々な形
で共同作業が行われています。これにより、アストロE衛星の能力を最大限に活かすことを目指
しています。
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