高エネルギー宇宙を拓く硬X線望遠鏡の開発

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宇宙は活動的な現象に満ちており、X線を使った宇宙観測は活動的宇宙の解明に大きく貢献してきた。その中で、X線望遠鏡を用いた撮像観測は大きな役割を果たしてきた。しかし、X線望遠鏡、特に硬X線望遠鏡の製作は難しく、大面積での高角度分解能化は、いまだ、道半ばというのが現状である。本研究では、NuSTARの角度分解能を超えた過去最高の反射鏡を作成すること(ステップ1)、さらには、その上を行く10秒角の結像性能をもった望遠鏡の製作に挑戦すること(ステップ2)である。本研究による高角度分解能硬X線望遠鏡製作技術の確立は、硬X線撮像観測を通して高エネルギー宇宙への窓を開くものとなる。令和4年度は、ステップ1から2への移行として、表面形状劣化の原因の1つである異物混入に関する研究を行った。目視では一見綺麗に見えるガラス表面も顕微鏡で観察すると数ミクロン以下の異物が付着しており、これがガラス接着時のガラス表面凹凸の原因となる。実際、CFRP表面の非接触形状測定器による詳細測定でも数ミクロン以下の凹みがCFRPミラー表面に複数見られていた。ガラス表面の洗浄を工夫することで、異物の量を減少できることがわかってきたことから、CFRPミラー表面の凹みも減少できるものと考えている。一方、ステップ2では超精密金型を使用してのCFRP成形が鍵となる。今年度前半に試作した金型１号機を使ったCFRP加工業者による試験加工を始めるとともに、今年度後半から１号機の経験をいかした２号機の加工を進めた。令和5年4月の時点で、加工形状と測定形状とのずれが1μm以下(PV)であることを確認した。まだ、加工機に対して改良の余地があり、さらなる改善を進めている。