高温宇宙のバリオン進化史解明を目指したシリコンエッチングX線鏡の開発

本研究の目的は、バリオンの多くを担うダークバリオンを広視野・大面積の望遠鏡による高感度観測により、プラズマ質量や重元素量、アバンダンスから宇宙の熱的化学的進化を探求することである。そのために私は(1)独自の世界最軽量かつ秒角の角度分解能を持った軽量X線望遠鏡を完成し、将来衛星やロケット実験への搭載を目指す。また(2)すざく衛星などの既存の豊富なデータを用い、銀河ハローを銀河の進化度による違いも含めて明らかにし、銀河ハローによる宇宙のバリオンの重元素汚染の描像を打ち立てる。(1)については、望遠鏡の製作キーを担うドライエッチング技術およびその後工程のアニール技術の条件だしを行うことで、アニール後の表面粗さが10μm×10μmスケールにておよそ1nmまで改善した。結果、反射面での散乱成分が減少し、HPDとしておよそ6 arcminの角度分解能を達成することができた。また、原子層堆積法を用いて反射面にIrの堆積にも成功した。現在X線測定結果をまとめており、成功すればこの手法世界初の金属成膜を達成し、将来的にはより高いエネルギーまでの反射鏡を実現することができる。>10 keVまでの反射が可能となれば、これまでにない安価な光学素子として医療機器や微量分析装置などへの応用も可能となる(すでに特許出願済)。(2)については、近傍で最も明るい系外銀河の1つであるNGC253を3つの衛星を駆使することで、本銀河から初の中性鉄および水素様鉄輝線の抽出に成功した。またヘリウム様鉄輝線強度が電波や中間赤外線と強度相関を持つことを初めて突き止め、観測された鉄輝線が星生成起源である可能性を示唆した。これらは既に投稿論文として出版されている。さらに本銀河の重元素組成にも着目し、スターバースト領域近傍から10kpcも離れたハロー領域までの3つの領域で、O,Ne,Mg,Siの鉄原子に対する個数比が90%エラーの範囲内で全て一致することを初めて明らかにした。これはハロー領域に存在する高温ガスでさえ既に重元素汚染を受け、その起源としてはより内側のスターバースト起源の高温ガスと考えても矛盾しないという重要な結果を示している。

本研究の目的は、バリオンの多くを担うダークバリオンを広視野・大面積の望遠鏡による高感度観測により、プラズマ質量や重元素量、アバンダンスから宇宙の熱的化学的進化を探求することである。そのために私は(1)独自の世界最軽量かつ秒角の角度分解能を持った軽量X線望遠鏡を完成し、将来衛星やロケット実験への搭載を目指す。また(2)すざく衛星などの既存の豊富なデータを用い、銀河ハローを銀河の進化度による違いも含めて明らかにし、銀河ハローによる宇宙のバリオンの重元素汚染の描像を打ち立てる。(1)については、望遠鏡の製作キーを担うドライエッチング技術およびその後工程のアニール技術の条件だしを行うことで、アニール後の表面粗さが10μm×10μmスケールにておよそ1nmまで改善した。結果、反射面での散乱成分が減少し、HPDとしておよそ6 arcminの角度分解能を達成することができた。また、原子層堆積法を用いて反射面にIrの堆積にも成功した。現在X線測定結果をまとめており、成功すればこの手法世界初の金属成膜を達成し、将来的にはより高いエネルギーまでの反射鏡を実現することができる。>10 keVまでの反射が可能となれば、これまでにない安価な光学素子として医療機器や微量分析装置などへの応用も可能となる(すでに特許出願済)。(2)については、近傍で最も明るい系外銀河の1つであるNGC253を3つの衛星を駆使することで、本銀河から初の中性鉄および水素様鉄輝線の抽出に成功した。またヘリウム様鉄輝線強度が電波や中間赤外線と強度相関を持つことを初めて突き止め、観測された鉄輝線が星生成起源である可能性を示唆した。これらは既に投稿論文として出版されている。さらに本銀河の重元素組成にも着目し、スターバースト領域近傍から10kpcも離れたハロー領域までの3つの領域で、O,Ne,Mg,Siの鉄原子に対する個数比が90%エラーの範囲内で全て一致することを初めて明らかにした。これはハロー領域に存在する高温ガスでさえ既に重元素汚染を受け、その起源としてはより内側のスターバースト起源の高温ガスと考えても矛盾しないという重要な結果を示している。