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全天軟X線放射研究会 2014年5月27日 理化学研究所（和光）大河内ホール 常深 博(阪大理)
SSC で何ができるか？ すべきか？ 全天軟X線放射研究会 2014年5月27日 理化学研究所（和光）大河内ホール 常深 博(阪大理)
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理研シンポジウム 「全天軟X線放射研究会」
<趣旨> 全天Ｘ線監視装置MAXIのSSC装置は全天をＸ線CCDで観測した初めての装置で ある。いまや4年間のデータが蓄積し、数十度以上にわたる大規模な微かな構 造も見え始めた。2keV以下の軟Ｘ線領域の全天構造は、2-20 keVの銀河系リッ ジＸ線放射や一様な宇宙背景Ｘ線放射とは分布が異なり、別起源と考えられる。 それは、1980年代は太陽系を包み込むホットバブルだと考えられていたが、 2000年以降、地球周辺のジオコロナや太陽圏の中性物質が太陽風と電荷交換 反応を行って出るＸ線輝線という説が有力である。銀河系中心方向を中心に大 きく伸びるノースポーラースパーという大構造も太陽系近隣の古い超新星残骸 という従来の説と、銀河中心から放出された巨大バブルという比較的最近の説 がある。 これに対しSSCは、スペクトル帯域は0.7keV以上であり有効面積に不定性も大き いが、広視野と時間変動からそれらの分離と正体解明に迫ることができる。一 方で同じくCCDのすざく衛星のXIS装置は、視野が狭く天空のほんの一部分しか 観測できないが、酸素ラインを検出でき有効面積も良く較正されている。この２ つの装置を合せれば欠点を補いあって全天軟Ｘ線放射の正体を解明できるか もしれない。その期待のもと、両者の専門家を招待し、相互の結果の理解を深 め、今後狙うべきサイエンスを議論するため本シンポジウムを開催する。 で今日のパワポが見えるようになる
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1. MAXI SSC & results 1h 性能、cal現状、スペクトル集 冨田洋（JAXA） (SSCで見たラインベスト５。内田M論) SSC (cyg sup bubb, galactic bubble) 木村公(JAXA) 冨田 200㎝2の有効面積 スリットは1.35㎝2 性能紹介がある 視野は広いが一度に全天をカバーはできない 夜しか観測できない 1/3くらいのカバー率 0.7-7keV Geocoronaとの関係で地球上の位置も重要 太陽方向を含む範囲は観測できない 性能：Cu-Kでモニター中 バックグラウンド：荷電粒子、CXB、銀河系内バックグラウンド いくつかのスペクトルサンプル 公開予定はどうなっているのか ～8月かな、明るい星(点源)から始めるのか 木村 軟X線大規模構造の起源 超新星爆発に基づく大規模構造 SNR、Stellar wind、Hypernova Cygnus Super Bubble HEAO-1の観測から ROSATによる観測で、いくつかの集合体であると報告されている SSCによりいくつかの集合体としても、星間吸収がほぼ同じ、プラズマは熱輻射で温度組成もほぼ同じ 単独SNRはダメ、星風としてはアソシエーションから離れ過ぎている、連続SNは難しかろう、Hypernova説が良かろう Loop I 近傍SNR、銀河中心付近説 銀河面から離れると吸収からどのくらいの距離かを推定しにくい Fermi Bubble との相関はどうか 明確ではない
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ROSAT All-sky Survey Snowden+ 1997
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What is SSC ?? SSC : 国際宇宙ステーション上の全天X線監視装置(MAXI:2009〜)のX線カメラの一つ GSC SSC
進行方向 断熱足 スリット CCD アルミブロック 250mm 内部写真 : スリット+コリメータを取り外した状態でCCDが見えている
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2. geocoronal SWCX(Solar Wind Charge eXchange)
レビュー：江副祐一郎（首都大） Suzaku XIS ：石川久美（理研） ⇒大橋隆哉 大気流出からgeocorona 北村成寿？ geocoronaにおける粒子加速？ 寺澤敏夫（宇宙 線研） 江副 ROSATによる発見 ヒャクタケ彗星からのX線発見 Cravens 1997によってCXが提唱された 反応断面積が大きい 10-16cm2程度 Long Term Enhancement の発見 月の観測において、月の影部分からのX線は有意にあることが判った、地球月間でX線ソースがある LTEは太陽風データとよく相関している Geocoronaは数十個/CC＠10RE SWCXはちゃんと除去できているか、抜け切れていないと思われている 他衛星による進展 チャンドラは有効面積が小さく、バックグラウンドが高いので不向き、 すざくは好都合、 チャンドラで月の影を観測、確かに酸素輝線らしきものを見る、 ニュートンで太陽フレアー時のデータに輝線がたくさん受かっている Sheathが明るいのだろう SWCXの輻射測度が測定できる？ 課題 強度推定がうまく行かない。まだ基礎研究の余地がある まとめ MAXI/SSCへの期待 SΩ～100㎝2deg2 ですざくよりも大きい 0.7keV以上でもSWCXがあるんじゃないか 大橋/石川 XISによる地球外圏からの熱輻射の研究 解析手順 EZOE法を利用する ACEなどのデータを参考にしてソースのない領域の強度変動を見る CX来意増光が認められる それらの方向性を観測の非一様を考慮する 黒点数との相関が強い SWCXを示唆している OVIIが一番強い 北村(名大) 大気流出とGeocorona H原子の速い成分は地球から抜けていく プラズマで低緯度のものは磁力線が閉じているので逃げない(荷電粒子体を作る) 電荷交換すると中性になって逃げていく 太陽光のLyαの共鳴散乱があるので観測できる その結果：水素の密度はモデル化できている 柱密度に関しては、変動しているらしいが、原因は不明 H+について。磁力線の開いているところは高度が上がると密度が下がる 衛星のその場観測は、衛星が帯電するために難しい。 高エネルギープラズマは密度は低いが、テールにたまる。CXを通して惑星間空間へ抜ける 海老原 太陽風重イオンの磁気圏への流入 H He O の順でイオンが多い 磁気圏構造は カスプ シースなどからなる ふつうはO+6であるが、CME中ではO+7が増える 内部磁気圏における酸素イオン 多価の酸素イオン密度測定 O+6の軌道計算 内部磁気圏にはL=3くらいまで太陽風の多価酸素イオンが入っている プラズマシートは地磁気擾乱に依存しない カスプには太陽風起源のイオンが多い 吉川(東大) ひさきによるジェオコロナ観測とプラズマ圏 プラズマ圏の成因 ひさきの成果などの紹介 地球の電離大気を起源とするEUV(304)は分布、強度など変動が大きい。
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名大 北村さん
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Heliosphere 太陽圏（～１00AU) Bow shock? 26km/s
寺澤さん 26km/sは音速ぎりぎりなのでbow shockが形成されるかどうか疑問 McComas et al. (2012): 速度を改訂→23.2km/sとし、bow shockは「ない」と結論 （しかし、まだ議論の余地あり?） 以下引用する多くの図はやや古いためbow shockが描かれているものが多い（できるだけ、bow waveに修正） 古い速度の値26km/sが使われている図もまだ多く残っている。
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3. heliospheric SWCX, Local Hot Bubble
LHBレビュー 松岡勝(理研) 太陽圏と星間ガス中性成分の相互作用 寺澤 敏夫（宇宙線研） Galactic halo 放射 関谷典央（JAXA） 松岡 SoftX-ray観測のレビュー K9M-44 どこを見てもほぼ同じような温度、強度は変わっている Local Hot Bubble の発見、Tanaka et al., Krausshaar et al., 1970年代から1980年代にかけての観測 カロリメータによるCXの寄与の観測 ほとんどの成分はCXであると言われている 田中先生もそう納得し始めている 寺沢(宇宙線研) ホットバブルがあるとして、、、 太陽風と星間ガス中性成分の相互作用 Very Local InterStellar Matter (VLISM) 近い星の紫外吸収、太陽紫外光の照り返し、太陽圏に侵入した中性粒子が電離して磁場によりシェルを作る Heは0.3AUまで入るので測定されている。Hは3AU、 中性粒子のリボン状の構造 坂井（ISAS)
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Tanaka, Yamashita, Bleeker et al 1970~1977
全天のロケット観測 0.1~10 keV エネル―ギー範囲
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太陽系を取り囲むホットなガスの存在説を提案（1977）
Tanaka, Hayakawa, Yamashita, Bleeker et al
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太陽系から見たX線放射ガスの相対量 太陽系をとり囲むホットガス(1977)！ 銀緯
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磁気圏構造 太陽風 シース カスプ プラズマシート ローブ 内部磁気圏 京都大 海老原さん 内部磁気圏
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4. Galactic diffuse (loop, north polar spur, disk/halo など) 1h
Heliospheric SWCX review & Galactic halo 吸収：酒 井和広（JAXA） (25+5) North Polar Spurと銀河中心活動説 祖父江義明 (25+5) Fermi bubble 論文紹介 河合誠之 (10) 関谷(JAXA)銀河系HotISMからの軟X線放射の研究 数百万度のISMが銀河ハローをなしている ROSATデータから一様成分が見える OVIIおよびOVIIIがほとんどらしい CXB+LHB(+ H-SWCH)＋HISMからなっている。 XISでの観測 星間吸収の強いところはLHB+H-SWCHであろう。 そうすると輝線強度比からLHBの温度は0.2keVである ほとんどは3成分でOKだが、一部余剰成分がある 全天にHot Blobが点在する？ 酒井（JAXA) OVIIはSWCX+LHB Joint analysis of Emission Absorption OVII 祖父江 NorthPolarSpurの構造について
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関谷さん JAXA
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5. 実験、観測装置 実験室で電荷交換反応の実験 田沼肇(首 都大) (15+5) procyon 衛星のLy_alpha 撮像装置 亀田真悟 （立教大） (15+5) GEO-X Geo corona O-line撮像 地球プラズマ の方 (10+5) 木星ミッションでheliospheric SWCXはどうか？ 三原建弘（理研） (10+5)
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6. SSC で何ができるか？ すべきか？ 30m 常深博（大阪大）＆ 議論 Discussion with beer
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今日のシンポジウムから、、、、 Local hot bubbleからの軟Ｘ線はあるのか？
Geo coronaにおけるcharge exchangeとは？ SSCデータに影響する可能性のあるものとして、O Ne Mg Fe-Lなどの輝線について。また空間的時間的な変 化スケールを追跡する必要がある North polar spurは銀河中心からの放出なのか？その 熱源はSSCの解析が必要。Fermi bubbleとの関係は？ Cygnus Super Bubble はハイパーノバレムナントか？ SSCで見えるような薄い高温プラズマまでの距離を測 定・推測する方法は何か？ MAXI/SSCはバックグラウンドの高精度の推定方法が 必要⇒データ(全天マップを含む)公開へ(人手の問題も ある)
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あとはビールを飲みながら、、、
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Local hot bubbleからの軟Ｘ線はあるのか？
Geo coronaにおけるcharge exchangeとは？ そのわかりやすい解説、SSCデータに影響する可能性のあるものとして、O Ne Mg Fe-Lなどの輝線について。また空間的時間的な変化スケールについて。 North polar spurは銀河中心からの放出なのか？ Fermi bubbleとの関係は？ これ以外にハイパーノバレムナントをふくめ、SSCで見えるような薄い高温プラ ズマまでの距離を測定・推測する方法は何か？銀河のハロー部分に延びてい るかもしれないプラズマに関しては距離測定の手立てがないのか？ディスクの 外にある部分は、銀河NHの下駄があることから、NHは難しい。 MAXI/SSCはどこまで迫れるのか？ あんまりいいアイデアは思いついていませんが、、、、、。
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1. MAXI SSC & results 1h 性能、cal現状、スペクトル集 冨田洋（JAXA）(25+5) (SSCで見たラインベスト５。内田M論) SSC (cyg sup bubb, galactic bubble) 木村公(JAXA) (25+5) 2. geocoronal SWCX(Solar Wind Charge eXchange) レビュー：江副祐一郎（首都大） (25+5) Suzaku XIS ：石川久美（理研） (15+5) 大気流出からgeocorona 北村成寿？ (25+5) geocoronaにおける粒子加速？ 寺澤敏夫（宇宙線研）(25+5) 3. heliospheric SWCX, Local Hot Bubble LHBレビュー：松岡勝(理研) (10+5) Suzaku XIS : 永吉賢一郎 or 林佑 （JAXA）満田・山崎研 (15+5) 4. Galactic diffuse (loop, north polar spur, disk/halo など) 1h Heliospheric SWCX review & Galactic halo 吸収：酒井和広（JAXA） (25+5) Galactic halo 放射：関谷典央（JAXA） (15+5) North Polar Spurと銀河中心活動説 祖父江義明 (25+5) Fermi bubble 論文紹介 三原建弘 (10) 5. 実験、観測装置 実験室で電荷交換反応の実験 田沼肇(首都大) (15+5) procyon 衛星のLy_alpha 撮像装置 亀田真悟（立教大） (15+5) GEO-X Geo corona O-line撮像 地球プラズマの方 (10+5) 木星ミッションでheliospheric SWCXはどうか？ 三原建弘（理研） (10+5) 6. SSC で何ができるか？ すべきか？ 30m 常深博（大阪大）＆ 議論 Discussion with beer
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