宇宙低密度領域のフロンティア開拓を目指すX線カロリメータの開発

开发X射线热量计，旨在探索太空低密度区域的前沿

• 批准号: 08J02427
• 负责人: 星野 晶夫
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J02427/
• 关键词: X線天文学; 銀河団; 外縁部; X線マイクロカロリメータ; 断熱消磁冷凍機; 要素技術; 熱スイッチ; 非等温

本研究は、これまでの研究成果をもとに、「すざく」衛星を用いた低密度宇宙という困難ではあるが重要な観測対象をキーワードとした銀河団外縁部の研究とTES型X線マイクロカロリメータの動作環境構築とを並行して進める計画である。得られた温度と輝度データに基づき、Suto et al.(1998)で報告された非等温SSMモデルの検証を試みたが、外縁部で一致しなかった。このことは、銀河団外縁部でのガスの力学的非平衡の可能性を示す。我々はエントロピー分布を調べ、XMM-Newtonで観測された0.15-0.5r_<200>の結果と滑らかにつながることを確認した。同様の解析をA2204銀河団についても調べたところ、明らかなエントロピープロファイルの平坦化が見られた。また、ビリアル半径付近で電子-イオン間の相互作用から平衡に向かう時間スケ-ルを見積もると、いずれも緩和時間が1Gyr程度となることがわかった。銀河団外縁部でエントロピーの平坦化が見られるA2204のような銀河団では外縁部では、電子温度とイオン温度の不一致が見られている可能性がある。一方、エントロピー勾配が平坦化しないA1413などの銀河団は、銀河団外縁部ヘフィラメント方向からのガス降着で加熱されているためにエントロピーの勾配に変化がないと考えられる。動作環境構築として、熱スイッチ開発の研究をすすめた。熱接触を切った状態での低温側への流入熱を0.7μW以下かつON時の熱伝導が6mW程度を実現する熱スイッチの設計と製作までをおこない、ON/OFF=11mW/10uW@4.2Kという熱伝導度比を得た。この成果は現状のすざくXRSに搭載されている熱スイッチと同等の性能を持つ。

基于先前的研究结果，该研究计划是与研究星系簇的外边缘的研究同时起作用，这是使用Suzaku Satellite的难度但重要的观察到低密度空间的关键，并创造了TES型X型X射线型微层析器的操作环境。根据获得的温度和亮度数据，我们试图验证Suto等人报告的非等温SSM模型。 （1998），但外边缘没有匹配。这表明在银河系外边缘的气体机械非平衡的可能性。我们研究了熵分布，并确认在XMM-Newton中观察到的结果是0.15-0.5R_ <200>。研究了A2204星系簇的类似分析，并发现熵剖面清晰地扁平化。此外，当我们估算从电子离子相互作用到病毒半径附近平衡的时间尺度时，发现两者的松弛时间大约为1 Gyr。在诸如A2204之类的群集中，在簇的外边缘观察到熵变平，可能会在外边缘观察到电子温度和离子温度之间的差异。另一方面，诸如熵梯度不会平整化的A1413之类的簇是从集群外边缘的hefilement方向上加热的，因此人们认为熵梯度不会改变。我们一直在促进对热开关开发以建立操作环境的研究。当将热接触切开至低于0.7μW时，热温开关的设计和制造允许热量向低温侧流入，并且在打开时的导热率约为6 mW，导致ON/OFF的热电导率比= 11 MW/10UW/10UW@4.2K。该结果的性能与当前Suzaku XRS中安装的热开关相同。