Exploration of energy conversion mechanisms in a solar flare by X-ray focusing imaging-spectroscopy using the opportunity of the US-Japan joint sounding rocket experiment

以美日联合探空火箭实验为契机，利用X射线聚焦成像光谱法探索太阳耀斑的能量转换机制

• 批准号: 22H00134
• 负责人: 成影 典之
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00134/
• 关键词: 日米共同・太陽X線観測ロケット実験FOXSI-4; 磁気再結合; プラズマ加熱; 粒子加速; 太陽フレア; X線集光撮像分光観測; X線用・高速度カメラ; 電気鋳造X線ミラー

本研究は、宇宙の活動の一翼を担う磁気再結合を出発点としたエネルギーの変換過程を解明するために、最も身近な磁気再結合現象である太陽フレアを研究対象とし、エネルギー変遷を定量的に評価することを目的とする。太陽フレアでは加速粒子が解放エネルギーの一定量を担うと考えられているが、既存の観測・理論では加速粒子を十分に評価できていない。そこで本研究は、加速粒子の評価も可能な「X線集光撮像分光」という新機軸の太陽フレア観測をNASAの観測ロケットを用いた飛翔機会(FOXSI-4)によって実現するとともに、「観測されたX線スペクトルから加速機構を検証する理論モデル」を構築することで、エネルギー変遷の全容の理解を目指す。2022年度は、観測ロケット実験FOXSI-4の実施に向けて、「X線高速度カメラ」や「高精度電気鋳造X線ミラー」といった日本が担当するキー技術の開発を実施した。「X線高速度カメラ」は、25μm厚の感受層を持つ裏面照射型CMOS検出器を用いたカメラを開発した。これにより、太陽フレアから放たれる10keVまでのX線に対し、十分な感度を持たせることができた。「高精度電気鋳造X線ミラー」は、FWHMで1秒角以下、HPDで15-20秒角程度の空間分解能を達成した。また数値計算においては、太陽フレアを2次元で再現したMHD計算結果を背景場とし、その中でのテスト粒子の運動と伝搬を追跡することで、粒子の加速が可能な領域と、そこで起きている加速機構を調査する取り組みを開始した。FOXSIシリーズで取得するX線撮像分光データは、新しい種類のデータである。そこで、その普及のために、2023年3月に2日間の日程で、FOXSI-3（2018年打ち上げ）で取得したデータの解析研究会を実施した。これらの活動には大学院生や若手研究者も参加しており、本研究は学生教育や若手育成にも役立っている。

は this study, the universe の activity の wing を bear う magnetic 気 combining を と 発 point し た エ ネ ル ギ ー の variations in process を interpret す る た め に, most magnetic 気 recombination も body nearly な で あ る sun フ レ ア を research like と seaborne し, エ ネ ル ギ ー - moving を に of quantitative evaluation of 価 す る こ と を purpose と す る. The sun フ レ ア で は accelerated particles が liberation エ ネ ル ギ ー の を bear certain amount う と exam え ら れ て い る が, existing の 観, measurement theory, で は accelerated particles を very に review 価 で き て い な い. そ こ で は this study, to accelerate the particles の 価 も may な "X line set of light like a spectral と" い う, new axis の sun フ レ ア 観 measuring を NASA の 観 measuring ロ ケ ッ ト を with い た fly opportunities (FOXSI - 4) に よ っ て be presently す る と と も に, "観 measuring さ れ た X-ray ス ペ ク ト ル か ら accelerate institutional を 検 card す る theory モ デ ル" を build す る Youdaoplaceholder2 とで, エネ エネ ギ ギ <s:1> the entire process of <s:1> change <s:1> understanding を finger す. 2022 annual は, 観 ロ ケ ッ ト be 験 FOXSI - 4 の be に shi to け て, "X-ray high speed カ メ ラ" や "high precision electric 気 where made X-ray ミ ラ ー" と い っ た Japan が bear す る キ ー technology の open 発 を be applied し た. The "X-ray high-speed カメラ" <s:1>, 25μm thick clamp sensing layer を holds the <s:1> internal irradiation type CMOS検 emitter を is developed by カメラ たカメラを for <s:1> た た. こ れ に よ り, sun フ レ ア か ら put た れ る 10 kev ま で の X-ray に し seaborne, very な sensitivity を hold た せ る こ と が で き た. "High-precision electrical casting X-ray で ラ ラ" で, FWHMで below 1 second Angle, HPDで15-20 second Angle, <s:1> spatial decomposition can を achieve を た. ま た the numerical computing に お い て は, sun フ レ ア を 2 dimensional で reappearance し た MHD numerical results を background field と し, そ の in で の テ ス ト particles moving の と 伝 move を tracing す る こ と で, particle can の accelerate が と な field, そ こ で up き て い る accelerate institutional を survey す る group take り み を began し た. FOXSIシリ シリ ズで ズで ズで obtained する X-ray cutograms and spectrograms デ デ タ タ and a new type of <s:1> デ タである タである タである. そ こ で, そ の popularization の た め に, 2 day March 2023 に の で agenda, FOXSI - 3 (2018 dozen ち げ) で obtain し た デ ー タ の analytical research を be applied し た. <s:1> れら れら activities に に graduate students や researcher <s:1> participation in <s:1> てお る, education of the research <s:1> students や nurturing に senior military service って る る る.

项目成果

太陽フレアX線観測ロケット実験FOXSI-4に搭載するプレ・コリメータ開発の進捗

安装在太阳耀斑X射线观测火箭实验FOXSI-4上的预准直器的研制取得进展

• 发表时间: 2023
• 作者: 佐藤 慶暉;成影 典之;坂尾 太郎;清水 里香;加島 颯太;Lindsay Glesener;Juan Camilo Buitrago-Casas;犬塚 隼人;吉村 太志;FOXSI チーム
• 通讯作者: FOXSI チーム

X線集光撮像分光観測で挑む太陽高エネルギープラズマ現象の理解

通过 X 射线聚焦成像和光谱观察了解太阳高能等离子体现象

• 发表时间: 2023
• 作者: 成影 典之;PhoENiX WG;FOXSI team
• 通讯作者: FOXSI team

日米共同・太陽フレアX線集光撮像分光観測ロケット実験 FOXSI-4 搭載電鋳 X 線望遠鏡の開発の現状と光線追跡シミュレーションによる性能評価

日美联合太阳耀斑X射线聚焦成像光谱观测火箭实验FOXSI-4搭载的电铸X射线望远镜的开发现状及射线追踪模拟性能评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 作田 皓基;安福 千貴;藤井 隆登;岡田 久美子;吉平 圭徳;叶 哲生;石田 直樹;田村 啓輔;鈴木 亮汰;宮田 喜久子;成影 典之;山口 豪太;伊藤 旺成;伊藤 駿佑;毛利 柊太郎;竹尾 陽子;久米 健大;松澤 雄介;今村 洋一;齋藤 貴宏;平栗 健太郎;橋爪 寛和;三村 秀和;三石 郁之
• 通讯作者: 三石 郁之

日米共同・太陽フレアX線集光撮像分光観測ロケット実験 FOXSI-4 搭載電鋳 X 線望遠鏡の性能評価 (1)

日美联合太阳耀斑X射线聚焦成像光谱观测火箭实验FOXSI-4电铸X射线望远镜性能评估（一）

• 发表时间: 2023
• 作者: 藤井 隆登;作田 皓基;安福 千貴;柏倉 一斗;伊藤 駿;岡田 久美子;吉平 圭徳;叶 哲生;石田 直樹;田村 啓輔;鈴木 亮汰;宮田 喜久子;成影 典之;山口 豪太;伊藤 旺成;伊藤 駿佑;毛利 柊太郎;竹尾 陽子;久米 健大;松澤 雄介;今村 洋一;齋藤 貴宏;平栗 健太郎;橋爪 寛和;三村 秀和;三石 郁之
• 通讯作者: 三石 郁之

PhoENiX衛星計画に向けた高精度Wolterミラーの開発研究

PhoENiX卫星项目高精度沃尔特反射镜研发

• 发表时间: 2023
• 作者: 加島 颯太;坂尾 太郎;松山 智至;井上 陽登;入山 陽仁;栗本 晋之介;山内 和人;香村 芳樹;三宅 明;中森 紘基;松坂 俊一郎;谷口 敏規;中野 俊男;成影 典之;佐藤 慶暉;清水 里香
• 通讯作者: 清水 里香