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。

This study aims to clarify the evolution of the magnetic recombination phenomenon in the universe. The sun is not accelerating particles, but releasing them is a matter of time. This study is aimed at establishing a theoretical framework for the evaluation of accelerating particles, including X-ray imaging spectroscopy, solar imaging of new axes, NASA's flight opportunity for space exploration (FOXSI-4), and the full understanding of X-ray acceleration mechanisms. In 2022, the implementation of FOXSI-4, X-ray high-speed measurement, X-ray high-precision electrical measurement and Japan's development of high-speed technology will be carried out. "X-ray high-speed detection", 25μm thick sensitive layer, inside the illumination type CMOS detector, the use of high-speed detection. 10keV X-ray radiation, 10keV sensitivity "High-precision electrical X-ray detection" is achieved with spatial resolution of FWHM <1 sec and HPD <15-20 sec. The calculation of the number of particles in the background field, the motion of particles in the background field, the tracking of particles in the background field, the acceleration field, FOXSI's X-ray imaging and spectroscopic data acquisition system is a new type of data acquisition system. FOXSI-3 (2018) will be held on March 2, 2023. This study is aimed at student education and student development.

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